FR2711839A1 - Interrupteur de puissance commandé. - Google Patents

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Abstract

Ce dispositif interrupteur pour l'ouverture ou la fermeture d'un circuit électrique de puissance (5), est pourvu d'au moins un premier élément conducteur (3) constituant une première borne dudit circuit électrique, et d'au moins un second élément conducteur mobile par rapport au premier et constituant une seconde borne dudit circuit électrique. Chaque premier et second élément conducteur comporte une zone de contact électrique sous la forme d'un filetage (11), le filetage desdits premiers éléments conducteurs et les filetages dudit second élément conducteur étant de forme complémentaire, de sorte que le vissage (respectivement le dévissage) d'un premier élément conducteur et d'un second élément conducteur entraîne la fermeture (respectivement l'ouverture) dudit circuit électrique de puissance (5). Application aux dispositifs d'interruption commandée de circuits électriques dans des véhicules automobiles.

Description

La présente invention concerne un dispositif interrupteur pour l'ouverture et/ou la fermeture d'un circuit électrique, notamment d'un circuit électrique de puissance dans un véhicule automobile.
On connaît déjà dans l'état de la technique des dispositifs interrupteurs de circuits électriques de puissance, sous la forme de relais électromagnétiques comprenant une bobine électromagnétique actionnant une lame d'interrupteur. Ces relais ont été utilisés de longue date pour leur capacité à établir ou interrompre un circuit de puissance (plusieurs ampères) à l'aide d'un courant de commande relativement faible. On utilise trois principaux types de relais: les relais normalement ouverts, les relais normalement fermés, et les relais bistables. Tous sont affectés par des problèmes de fiabilité de fonctionnement, notamment lorsqu'ils sont utilisés dans le domaine automobile.
Ainsi, pour les relais normalement fermés, un contact accidentel entre la bobine et un élément relié à la masse, tel que la carrosserie, fait changer d'état le relais, en l'absence de toute commande volontaire. Ceci est particulièrement gênant dans les circuits de coupure moteur et d'antivol de véhicules, puisqu'il suffit d'inverser la masse pour faire fonctionner le relais et actionner l'organe qu'il commande.
De même, les relais bistables, outre le fait qu'ils sont en général limités à des courants inférieurs à 10 Ampères, peuvent changer d'état en cas de choc, ce qui revient à ouvrir ou fermer un circuit de façon intempestive. Dans le domaine automobile, mais également dans beaucoup d'autre domaines techniques, l'ouverture ou la fermeture intempestive d'un circuit électrique de puissance peut avoir des conséquences dramatiques, ce qui rend les relais bistables d'un emploi délicat.
Enfin, même les relais électromagnétiques du type normalement ouverts sont sujets à des pannes dues à une variété de causes, comme par exemple l'usure des contacts du relais.
Dans le domaine automobile, tant que les circuits à établir ou à couper ne concernaient que des composants accessoires d'un véhicule, le mauvais fonctionnement d'un relais n'avait en général pas de conséquences importantes.
Cependant, la généralisation des composants électriques dans des circuits importants d'un véhicule, comme les circuits agissant sur les freins, la suspension ou les dispositifs antivol, rend inacceptable le mauvais fonctionnement des relais existants
Etant donné cet état de la technique, l'invention a pour but de fournir un dispositif interrupteur pour la fermeture et/ou l'ouverture de circuits électriques résolvant les problèmes posés par les relais connus, et permettant l'établissement ou la coupure fiable de circuits électriques, notamment mais de façon nullement limitative, de circuits de puissance utilisés dans des véhicules automobiles.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif interrupteur pour l'ouverture ou la fermeture d'un circuit électrique de puissance, ledit circuit étant pourvu d'au moins un premier élément conducteur constituant une première borne dudit circuit électrique, et au moins un second élément conducteur mobile par rapport au premier et constituant une seconde borne dudit circuit électrique, caractérisé en ce que chaque premier et second élément conducteur comporte une zone de contact électrique sous la forme d'un filetage, le filetage desdits premiers éléments conducteurs et les filetages desdits seconds éléments conducteurs étant de forme complémentaire, de sorte que le vissage (respectivement le dévissage) d'un premier élément conducteur et d'un second élément conducteur entraîne la fermeture (respectivement l'ouverture) dudit circuit de puissance.
Suivant d'autres caractéristiques de l'invention
- le dispositif comporte des moyens d'actionnement de l'un au moins desdits premiers et seconds éléments conducteurs de façon à provoquer l'engagement par vissage ou le dégagement par dévissage desdis premiers éléments conducteurs par rapport auxdits seconds éléments conducteurs
- ledit au moins un premier élément conducteur est constitué par une bague conductrice filetée, ledit second élément conducteur étant constitué par une tige coaxiale avec la bague et présentant au moins une partie filetée complémentaire du filetage de la bague
- le filetage de la bague est réalisé à l'intérieur de la bague, le filetage de la tige étant réalisé à l'extérieur de la tige, de sorte que la fermeture du circuit électrique est obtenue par vissage de la tige dans la bague
- le filetage de la bague est réalisé sur la face externe de la bague, et la tige étant creuse, son filetage est réalisé sur la paroi interne de la tige, de sorte que la fermeture du circuit électrique est obtenue par vissage de la tige sur la face externe de la bague
- ledit premier élément conducteur est constitué par une première bague conductrice filetée, ledit second élément conducteur est constitué par une seconde bague conductrice filetée fixe par rapport à la première, le dispositif comprenant en outre une tige filetée mobile par rapport auxdites première et seconde bagues et coaxiale par rapport à elles, de sorte que pour fermer (respectivement ouvrir) ledit circuit électrique, la tige filetée est vissée dans lesdites (respectivement dévissée desdites) première et seconde bagues conductrices
- lesdits moyens d'actionnement sont constitués par un moteur électrique dont l'axe de sortie entraîne en rotation/translation ladite tige par l'intermédiaire de moyens de transmission, de façon à visser (respectivement dévisser) la tige par rapport à ladite au moins une bague, pour la fermeture (respectivement l'ouverture du circuit électrique ;
- lesdits moyens de transmission comprennent une première roue d'engrenage intercalée entre l'axe de sortie dudit moteur électrique, une seconde roue dentée solidaire de la tige et d'axe parallèle à l'axe de rotation de celleci et coopérant avec ladite première roue d'engrenage de façon à convertir la rotation de l'axe du moteur en une rotation/translation de la tige, pour son vissage ou dévissage dans ladite bague conductrice
- le filetage de la tige est réalisé sur au moins une zone de contact de diamètre supérieur au diamètre du corps de la tige, ladite zone de contact formant un épaulement fileté saillant par rapport au corps de la tige
- le dispositif comporte en outre des moyens de verrouillage de la tige, actionnés par la tige lorsqu'elle est vissée en position de contact avec la bague, de façon à empêcher le dévissage de la tige par rapport à la bague
- lesdits moyens de verrouillage comportent au moins une griffe articulée en forme de L, une branche du L étant actionnée par la tige lorsque celle-ci vient en position vissée dans la bague, l'autre branche du L étant pourvue d'au moins un crochet élastique prenant appui sur ledit épaulement de la tige de façon à empêcher son dévissage ;
- le dispositif comporte une pluralité d'ensembles tige/bague filetés, pour l'ouverture ou la fermeture d'une pluralité de circuits électriques.
L'invention va être décrite plus en détail cidessous en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels
- la Figure 1A est un schéma de principe du dispositif interrupteur selon l'invention, en position d'ouverture de circuit
- la Figure 1B est un schéma de principe du dispositif interrupteur selon l'invention, en position de fermeture de circuit
- la Figure 2 est une vue en plan d'un mode de réalisation du dispositif de la Figure 1
- la Figure 3 est une vue en coupe 2-2 du dispositif de la Figure 2A
- la Figure 4 est une vue plus détaillée d'une variante de réalisation des moyens de verrouillage du dispositif de la Figure 2
- la Figure 5 est une vue en plan d'un ensemble de plusieurs dispositifs interrupteurs de la Figure 1.
Il est à noter que l'invention est décrite à titre d'exemple dans son application à un dispositif interrupteur électrique d'un circuit de puissance quelconque, étant entendu que le dispositif trouvera en particulier des applications avantageuses dans les circuits électriques de véhicules automobiles.
On se réfère aux Figures 1A et 1B illustrant le principe du dispositif interrupteur selon l'invention. Ce dispositif interrupteur 1 comporte une ou plusieurs bornes 3 faisant partie d'un circuit électrique ou électronique schématisé en 5, par exemple le circuit d'alimentation électrique d'un organe de puissance. Le dispositif interrupteur 1 comporte en outre au moins un élément mobile, notamment une tige métallique conductrice 7, entraîné par des moyens d'actionnement 9 de façon à coopérer avec lesdites bornes électriques 3 pour établir ou rompre le circuit électrique de puissance adapté à la circulation de courants de l'ordre de quelques dizaines d'Ampères.
Selon le mode de réalisation de l'invention schématisé dans les Figures 1A et 1B, les bornes de contact du circuit de puissance sont constituées par des éléments conducteurs fixes, sous la forme de bagues cylindriques, et un élément conducteur mobile constitué par la tige conductrice 7 vient, sous l'effet de moyens d'actionnement représentés en 9 et alimentés sous une tension de commande V, s'engager à l'intérieur des bagues pour établir un contact électrique entre elles (Figure 1B).
Selon un autre mode de réalisation de l'invention (non représenté), un premier contact électrique du circuit de puissance est constitué par une première bague conductrice 3, et un second contact électrique du circuit est constitué par la tige conductrice 7 elle-même, de sorte que le circuit est fermé (ouvert) dès lors que la tige 7 est engagée dans (dégagée de) de la bague unique 3.
Selon l'invention, les zones de contact complémentaires des bagues et de la tige sont constituées par un filetage 11 réalisé sur la face interne des bagues, et sur la face externe de la tige, de sorte que le contact électrique entre la ou les bagues et la tige est obtenu par vissage de la tige dans la ou les bagues, la tige et la ou les bagues devant de ce fait être coaxiales.
Selon une variante non représentée de l'invention, la tige filetée est creuse et pourvue d'un filetage sur sa paroi interne, et les bagues sont alors pourvues d'un filetage correspondant sur leur face externe.
Lors de la fermeture du dispositif interrupteur, il est nécessaire de limiter la course de la tige 7 filetée par rapport aux bagues 3, afin que la tige soit toujours clairement en position de fermeture ou d'ouverture par rapport aux bagues. A cet effet, l'invention prévoit au moins un interrupteur 13 de fin de course, pourvu d'un rappel élastique de fermeture (non représenté), et coopérant avec l'extrémité 15 de la tige 7 lorsque celle-ci vient en position vissée dans les bagues (Figure 1B).
L'interrupteur 13 de fin de course est disposé en parallèle dans le circuit 17 de commande ou d'alimentation des moyens d'actionnement 9 de la tige, de sorte que la commande d'actionnement, c' est-à-dire de vissage, disparaît lorsque la tige est en place dans les bagues. L'actionnement en sens inverse de la tige pour rompre le contact électrique entre la tige 7 et les bagues 3 est obtenu en délivrant une commande appropriée aux moyens d'actionnement 9.
On se réfère aux Figures 2 et 3 représentant un mode de réalisation préféré des bagues, de la tige, et des moyens d'actionnement de celle-ci.
Les bagues creuses sont représentées en coupe transversale, comme dans les Figures 1A, 1B. Elles sont filetées intérieurement sont disposées de façon à avoir leurs axes alignés avec l'axe longitudinal de la tige 7. Elles sont séparées d'une certaines distance, et sont prévues pour être fixées sur un support fixe, par exemple un circuit imprimé (non représenté) comportant les circuits de puissance 5 que le dispositif interrupteur 1 selon l'invention doit commander.
La tige 7 présente un corps cylindrique pourvu, aux endroits prévus pour l'interaction avec les bagues de contact 3, de zones 19 filetées avec un pas identique au pas de filetage des bagues. De préférence, les zones filetées 19 ont un diamètre supérieur au diamètre du reste du corps de la tige, de façon à former des épaulements 21 au droit des zones filetées. La tige filetée 7 comporte en outre une roue dentée 23 relativement longue par rapport à son diamètre, montée axialement sur la tige, de façon à présenter des cannelures parallèles à l'axe longitudinal de la tige. Entre cette roue dentée 23 et l'axe moteur 25 des moyens d'actionnement 9 (constitués par exemple par un moteur électrique) est interposée une roue dentée 27 d'axe 29 perpendiculaire à l'axe de la tige filetée 7 et à l'axe moteur 25. Cette disposition (qui sera mieux comprise en se référant à la Figure 3) permet de convertir le mouvement de rotation de l'axe moteur 25 des moyens d'actionnement 9, en un mouvement combiné de rotation/translation, c'est-à-dire de vissage de la tige 7 dans les bagues 3, établissant ainsi, par l'intermédiaire de la tige 7 conductrice, le contact électrique entre les bagues, ou entre la bague unique et la tige au cas où celle-ci constitue l'une des bornes du circuit de puissance.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif interrupteur 1 est encore pourvu de moyens de verrouillage de la tige en position de fermeture de l'interrupteur, afin d'éviter toute ouverture intempestive du circuit une fois fermé. A cet effet, on dispose au voisinage des bagues au moins un organe de verrouillage 31, actionné en position de verrouillage de la tige par cette dernière lorsqu'elle vient en position de fermeture, et actionné en position de déverrouillage de la tige par un ressort 30 antagoniste au verrouillage et constamment sous tension.
L'organe de verrouillage sera avantageusement constitué d'au moins un élément 31 en forme de L, articulé autour d'un axe fixe 33, l'une des branches 35 du L étant actionnée par l'extrémité 15 de la tige, et l'autre branche 37 du L portant une ou plusieurs griffes de blocage 39 venant se positionner par exemple au-dessus des épaulements 21 de la tige décrits précédemment, de façon à empêcher le dévissage intempestif de la tige, du fait de vibrations ou autres. Bien entendu, les griffes de blocage pourraient également être agencées de façon à bloquer directement un engrenage d'entraînement de la tige. Les griffes de blocage sont réalisées en tout matériau conducteur approprié, et leur forme et leurs dimensions sont choisies de manière à leur conférer une certaine élasticité.
Un mode de réalisation alternatif des griffes 39 est représenté dans la Figure 4, montrant l'extrémité supérieure d'un organe de verrouillage 31 de la figure 3. Selon ce mode de réalisation, chaque griffe 39 est en fait réalisée par un pliage de l'extrémité de 31, suivi d'une entaille semi-circulaire, de façon à laisser subsister deux doigts 41. Ainsi, en position de verrouillage, les doigts 41 de deux organes de verrouillage 31 opposés viendront enserrer la tige 7 au-dessus d'un ou des deux épaulements 21 de celle-ci, empêchant le dévissage de la tige tant que le ressort 30 n'est pas actionné.
Il est à noter sur la Figure 2 que la tige 7 sera avantageusement guidée par un palier 43, et que chaque extrémité de la tige 7 peut être pourvue de zones filetées 19 et d'organes de verrouillage, afin de commander plusieurs ouvertures ou fermetures de circuits à l'aide d'une seule tige 7.
Ainsi, la Figure 5 un dispositif interrupteur 1 selon l'invention utilisant le principe tel que décrit précédemment, mais présentant une pluralité de tiges 7 actionnées par des moyens d'actionnement uniques 9, permettant d'ouvrir ou de fermer plusieurs circuits électriques.
A des fins de simplicité, les bagues destinées à coopérer avec chaque tige 7 et les organes de verrouillage 31 n'ont pas été représentés, mais il est clair par comparaison avec la Figure 2, que le dispositif de la Figure 5 permet d'ouvrir et/ou de fermer au moins quatre circuits électriques de puissance à l'aide d'un moteur 9 unique et de deux roues dentées 27. L'utilisation du dispositif interrupteur 1 selon l'invention est la suivante, en référence à la
Figure 2.
Si le moteur 9 reçoit une commande de fermeture (par exemple de la part d'une centrale électronique de commande conventionnelle, non représentée), la tige 7 est vissée, par l'intermédiaire de l'axe 25 et des pignons 27, 23, dans les bagues conductrices 3, ce qui consiste à fermer le circuit électrique alimentant le dispositif de puissance 5. Le vissage de la tige 7 provoque simultanément le verrouillage de la tige par les organes 31, et le doublage des contacts électriques filetés, grâce aux griffes élastiques 39.
Seule une commande d'ouverture, agissant sur le moteur 9, peut provoquer la réouverture du circuit, en entraînant le dévissage de la tige par rapport aux bagues 3 et le déverrouillage des organes 31.
Il résulte de ce qui précède que le dispositif interrupteur selon l'invention remplit parfaitement ses objectifs en permettant d'ouvrir ou de fermer de façon fiable des circuits électriques de puissance, notamment des circuits assurant la mise en route ou la coupure d'organes fonctionnels dans des véhicules automobiles. Le dispositif interrupteur selon l'invention possède un pouvoir de coupure au moins égal aux relais couramment utilisés dans l'état de la technique, tout en n'en présentant pas les défauts, et en éliminant la possibilité de coupure ou de fermeture intempestive d'un circuit électrique.
En outre, l'utilisation combinée d'un contact électrique par vissage et de moyens de verrouillage de la tige en position de fermeture du contact augmente considérablement la fiabilité et la résistance mécanique du dispositif, tout en permettant de connaître à chaque instant la position d'ouverture ou de fermeture du relais, sans nécessiter le recours à des mémoires, à la différence de relais traditionnels.
En plus de leur fonction de verrouillage mécanique, les griffes, en prenant un appui élastique sur la tige, permettent de doubler le contact électrique obtenu par contact fileté entre la tige et les bagues, de sorte que le contact électrique sera fiable même en cas d'usure du filetage suite à des milliers de cycles de fonctionnement du dispositif.
Enfin, il est à noter qu'à la différence des relais monostables connus, le dispositif selon l'invention ne consomme du courant électrique que pendant la phase de changement d'état, c'est à dire pendant le vissage ou le dévissage de la tige.

Claims (12)

REVENDICATIONS
1. Dispositif interrupteur (1) pour l'ouverture ou la fermeture d'un circuit électrique de puissance (5), ledit dispositif (1) étant pourvu d'au moins un premier élément conducteur (3) constituant une première borne dudit circuit électrique, et au moins un second élément conducteur (7) mobile par rapport au premier et constituant une seconde borne dudit circuit électrique (5), caractérisé en ce que chaque premier et second élément conducteur comporte une zone de contact électrique sous la forme d'un filetage (11), le filetage dudit premier éléments conducteur (3) et le filetage dudit second élément conducteur (7) étant de forme complémentaire, de sorte que le vissage (respectivement le dévissage) d'un premier élément conducteur sur un second élément conducteur entraîne la fermeture (respectivement l'ouverture) dudit circuit de puissance (5).
2. Dispositif interrupteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'actionnement (9) de l'un au moins desdits premiers (3) et seconds éléments (7) conducteurs de façon à provoquer l'en- gagement par vissage ou le dégagement par dévissage desdis premiers éléments conducteurs (3) par rapport auxdits seconds éléments conducteurs (7).
3. Dispositif interrupteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit au moins un premier élément conducteur est constitué par une bague conductrice (3) filetée, ledit second élément conducteur étant constitué par une tige (7) présentant au moins une zone (19) filetée complémentaire du filetage de ladite bague (3).
4. Dispositif interrupteur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le filetage (11) de la bague (3) est réalisé à l'intérieur de la bague, le filetage de la tige (7) étant réalisé à l'extérieur de la tige, de sorte que la fermeture du circuit électrique est obtenue par vissage de la tige filetée (7) dans la bague (3).
5. Dispositif interrupteur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le filetage de la bague est réalisé sur la face externe de la bague (3), et la tige (7) étant creuse, son filetage est réalisé sur la paroi interne de la tige, de sorte que la fermeture dudit circuit électrique est obtenue par vissage de la bague (3) dans la tige filetée (7).
6. Dispositif interrupteur (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit premier élément conducteur est constitué par une première bague conductrice filetée (3), ledit second élément conducteur est constitué par une seconde bague conductrice filetée (3) fixe par rapport à la première, le dispositif (1) comprenant en outre une tige filetée (7) mobile par rapport auxdites première et seconde bagues et coaxiale par rapport à elles, de sorte que pour fermer (respectivement ouvrir) ledit circuit électrique (5), la tige filetée (7) est vissée dans ledites (respectivement dévissée desdites) première et seconde bagues conductrices.
7. Dispositif interrupteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement sont constitués par un moteur électrique (9) dont l'axe de sortie (25) entraîne en rotation/translation ladite tige (7) par l'intermédiaire de moyens de transmission (27,23), de façon à visser (respectivement dévisser) la tige (7) par rapport à la bague (3), pour la fermeture (respectivement l'ouverture du circuit électrique.
8. Dispositif interrupteur (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission comprennent une première roue d'engrenage (27)intercalée entre l'axe de sortie (25) dudit moteur électrique (9) et la tige filetée (7), celle-ci étant solidaire d'une seconde roue dentée (23) d'axe parallèle à l'axe de rotation de la tige (7) et coopérant avec ladite première roue d'engrenage (27) de façon à convertir la rotation de l'axe moteur (27) en une rotation/translation (vissage) de la tige (7), pour son vissage ou dévissage dans ladite au moins une bague conductrice (3).
9. Dispositif interrupteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filetage (11) de la tige est réalisé sur au moins une zone de contact (19) de diamètre supérieur au diamètre du corps de la tige, ladite zone de contact formant un épaulement (21) saillant par rapport au corps de la tige.
10. Dispositif interrupteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de verrouillage (31) de la tige (7) , actionnés par la tige lorsqu'elle est vissée en position de contact avec la bague, de façon à empêcher le dévissage de la tige par rapport à ladite au moins une bague (3).
11. Dispositif interrupteur (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits moyens de verrouillage (31) comportent au moins une organe de verrouillage (31) articulé en forme de L, une branche (35) du L étant actionnée par la tige lorsque celle-ci vient en position vissée dans la bague, l'autre branche (37) du L étant pourvue d'au moins une griffe (39) élastique prenant appui sur ledit épaulement (21) de la tige de façon à empêcher son dévissage.
12. Dispositif interrupteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'ensembles tige (7)/bagues (3) filetées, pour l'ouverture ou la fermeture d'une pluralité de circuits électriques (5).
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