FR2812761A1 - Dispositif interrupteur active thermiquement - Google Patents

Abstract

Dispositif interrupteur (1) prévu pour commuter des batteries embarquées par exemple sur des satellites. Le dispositif comportant un moyen mécanique (9, 12, 7, 21) pour passer d'une première position de fonctionnement à une deuxième position, le moyen mécanique mettant en jeu un moyen (29) activable thermiquement pour retenir le dispositif dans la première position. Ce moyen mécanique coopère préférentiellement avec des ressorts (21, 31) de manière à assurer un passage sûr de la première position à la deuxième position dès que le moyen est activé thermiquement, ce moyen étant préférentiellement un fusible coopérant avec un levier (9) comprimant au moins un ressort dans la première position.

Description

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Dispositif interrupteur activé thermiquement La présente invention a pour objet un dispositif interrupteur activé thermiquement. Elle trouve plus particulièrement son utilisation dans le domaine des dispositifs pour court-circuiter des contacts, notamment pour court-circuiter des éléments de batterie, ces éléments de batterie étant préférentiellement embarqués sur des satellites. De telles batteries ont généralement une longue durée de vie, mais étant données les durées de mission des satellites, de l'ordre de 5 à 15 ans par exemple, la défaillance de ces batteries peut néanmoins être observée. En cas de défaillance d'une batterie, il est nécessaire de court-circuiter cette batterie afin de ne pas compromettre le fonctionnement des autres batteries embarquées. A cet effet, on connaît des dispositifs de mise en court-circuit montés sur ces batteries. L'intérêt de l'invention est de proposer un dispositif interrupteur proposant de basculer, au besoin, d'une batterie défaillante vers une autre batterie correcte, en utilisant des moyens classiques et sûrs, de type principalement mécanique.

Dans l'état de la technique, on connaît notamment du document FR-A- 2, 737,605, un commutateur de mise en court-circuit activé thermiquement et destiné à être monté sur un élément de batterie. Ce commutateur prévoit notamment de connecter un premier élément de contact du commutateur à un deuxième élément de contact de ce commutateur pour réaliser le court- circuit. La connexion de ces éléments de contact se fait par l'intermédiaire d'un moyen activable thermiquement du commutateur. Par exemple, un moyen activable thermiquement, est un fil à mémoire de forme, ou encore une cire extensible. Ce moyen activable thermiquement coopère au moins dans une première position avec une structure mécanique supportant au moins l'un des deux éléments de contact du commutateur.

Dans une première variante connue, un commutateur de mise en court-circuit comporte un premier contact fixe et un deuxième contact disposé sur une languette flexible en vis-à-vis de ce premier contact. Par ailleurs, cette languette flexible est reliée de manière élastique à un élément mécanique pivotant comportant au moins un axe de rotation. Cet élément mécanique est lui-même relié par l'intermédiaire d'un fil à mémoire de forme à un support rigide et fixe du commutateur. Le fil à mémoire de forme est

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préférentiellement alimenté électriquement, sélectivement, par une alimentation traversant le support rigide. Lorsque ce fil à mémoire de forme est alimenté, et donc chauffé, il a pour particularité de se rétracter. Lors de sa rétractation, étant donné qu'il est relié au moyen mécanique pivotant, il entraîne en rotation le moyen mécanique. Ce moyen mécanique entraîne lui- même la languette flexible de telle sorte qu'elle permet un contact entre les deux éléments de contact.

Dans une deuxième variante connue, le commutateur de mise en court-circuit comporte un premier contact monté sur un support, le support étant disposé au-dessus d'une chambre contenant une cire extensible. Par ailleurs, le commutateur comporte un deuxième contact à connecter avec le premier contact pour activer le court-circuit, ce deuxième contact étant disposé en vis-à-vis du premier contact. Le commutateur prévoit un moyen sélectif de chauffage, préférentiellement électrique, de la cire contenue dans la chambre. Lorsque la cire s'étend, elle pousse le support et donc le premier contact en direction du deuxième contact. L'extension de la cire a donc pour effet la translation du premier contact en direction du deuxième, et enfin leur connexion.

La première variante pose un problème. En effet, la mise en contact des deux éléments de contact est soumise à la condition que la rétractation du fil à mémoire de forme soit suffisante pour permettre d'entraîner à la fois le moyen mécanique et également la languette flexible supportant le deuxième contact de manière à garantir la connexion des deux éléments de contact. Pour que le fil à mémoire de forme ait une telle activité, il faut qu'il soit donc d'un diamètre assez important et il est alors nécessaire de chauffer de manière considérable ce fil pour qu'il puisse atteindre une température lui permettant de subir une telle rétractation.

Dans la deuxième variante, la mise en contact pose également un problème. En effet, pour garantir les déplacements du premier élément de contact en direction du deuxième élément de contact, il est également nécessaire dans cette solution de chauffer de manière considérable la cire pour obtenir une expansion désirée. De plus, il est nécessaire de prévoir une cire dont le coefficient d'expansion est certain, ce qui n'est pas toujours garanti notamment lors d'une application en apesanteur de tels commutateurs.

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Or, dans le cadre des batteries embarquées sur des satellites, les quantités d'énergie disponibles pour effectuer ce type de commutation doivent être minimales et donc les solutions de l'état de la technique ne sont pas appropriées. De plus, même en utilisant des quantités d'énergie minimales, les solutions de l'état de la technique ne garantissent pas que la commutation soit effectuée. En effet, les forces mécaniques mises en jeu pour assurer le contact sont faibles.

Par ailleurs, les solutions de l'état de la technique proposent toutes un commutateur de mise en court-circuit tel que dans une première position il autorise un fonctionnement de la batterie, et dans une deuxième position il réalise un court-circuit de cette batterie. Ces solutions posent un problème car tout en utilisant une quantité d'énergie importante pour réaliser un tel court-circuit, elles offrent un service minimum. En effet, une fois la batterie mise en court-circuit, la mise en court-circuit est sans conséquence vis-à-vis des autres batteries et ne permet aucune confirmation, ou information, par exemple vis-à-vis d'un système de contrôle.

L'invention a pour objet de remédier aux problèmes cités en proposant un dispositif interrupteur permettent de passer d'une première position, dans laquelle une première borne est connectée avec une deuxième borne au sein de ce dispositif, à une deuxième position dans laquelle, la première borne du dispositif est connectée à une troisième borne du dispositif. Ainsi, le dispositif interrupteur selon l'invention permet de passer d'une première position de fonctionnement à une deuxième position de fonctionnement.

Par ailleurs, l'invention propose un dispositif interrupteur muni d'un moyen mécanique, également activable thermiquement, pour passer de cette première position à cette deuxième position. Notamment, le moyen mécanique comporte un levier, le levier coopérant avec un ressort, et un moyen activable thermiquement pour retenir le dispositif dans la première position. Le moyen activable thermiquement est préférentiellement un fusible, le levier étant libéré lorsque le fusible est fondu. L'avantage de l'invention est que la quantité d'énergie nécessaire pour faire fondre ce fusible est moindre. Par ailleurs, dès que le levier est libéré, le levier autorise alors le passage du dispositif de la première position en direction de la deuxième position. Le passage de la première position à la deuxième position est sûr, et est garanti par une force de rappel du ressort coopérant

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avec le levier. La commutation est alors réalisée en mettant en jeu des forces mécaniques simples mais puissantes.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'expansion du ressort est immédiatement et directement autorisée dès que le levier est libéré du moyen activable thermiquement.

L'invention a pour objet un dispositif interrupteur comportant un corps et au moins deux bornes, dans une première position une première borne étant connectée avec une deuxième borne, le dispositif comportant un moyen mécanique pour passer de la première position à une deuxième position, caractérisé en ce que dans la deuxième position la première borne est connectée avec une troisième borne, et en ce que le moyen mécanique comporte un levier et un moyen thermique de libération du levier, le levier bloqué retenant le dispositif dans la première position, le levier libéré autorisant le passage dans la deuxième position.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. les figures montrent - Figure 1 : Une vue en coupe longitudinale d'un dispositif interrupteur selon l'invention dans une première position ; - Figure 2 : Une vue en coupe longitudinale d'un dispositif interrupteur selon l'invention dans une deuxième position ; - Figure 3 : une vue en coupe transversale d'un dispositif interrupteur selon l'invention.

La figure 1 montre un dispositif interrupteur selon l'invention. Le dispositif interrupteur 1 comporte un corps 2, une première borne 3, une deuxième borne 4 et une troisième borne 5. Les bornes 3, 4, 5 sont préférentiellement des bornes conductrices reliées à des éléments électriques. Par exemple chacune des bornes 3, 4 et 5 peuvent être reliées à des éléments d'une batterie. Les bornes 4 et 5 pouvant par exemple être reliées à deux batteries distinctes. Ou encore, l'une des bornes 4 ou 5 peut être connectée à un dispositif de contrôle externe.

La figure 1 représente le dispositif 1 dans une première position. Dans cette première position, la première borne 3 est en contact avec la deuxième borne 4 grâce à un intermédiaire conducteur 6. Cet intermédiaire conducteur 6 peut être mobile à l'intérieur du corps 2. Notamment, l'intermédiaire

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conducteur 6 peut être déplacé de manière à assurer une connexion entre la première borne 3 et la deuxième borne 5, le dispositif est alors placé dans une deuxième position telle que présentée figure 2.

L'intermédiaire de contact 6 est monté sur un axe support de contact 7, tel que cet axe 7 est mobile dans une cavité 8 du corps 2. Préférentiellement, l'axe 7 est mobile en translation à l'intérieur de cette cavité 8. Sur la figure 1, l'axe 7 est retenu en translation par un levier 9, ce levier 9 étant lui-même retenu dans une telle position de rétention par un moyen 10. Le moyen 10 est relié de manière fixe et rigide sur le levier. Le moyen 10 est par ailleurs retenu par un élément 11, cet élément 11 faisant partie du corps 2.

L'axe 7 coopère avec le levier 9 pour maintenir cette première position de rétention. Par exemple, l'axe 7 comporte une excroissance 12 coopérant avec un décrochement intérieur 13 du levier 9. Dans une variante, l'axe 7 peut comporter une gorge pour coopérer avec une excroissance complémentaire du levier 9, afin de garantir de même cette première position. Dans un exemple préféré de réalisation, l'excroissance 12 correspond à une came, cette came pouvant être montée à une extrémité 14 de l'axe 7. La came 12 a alors une forme elliptique comportant un centre de rotation au niveau d'un point d'attache 15 de cette came 12 sur l'axe 7.

Une première extrémité 16 de la came 12 est retenue par un décrochement 17 du corps 2. Par ailleurs, une deuxième extrémité 18 de cette came 12 est retenue par le décrochement 13 du levier 9. Les extrémités 16 et 18 sont diamétralement opposées par rapport au centre de rotation 15. Par l'intermédiaire des décrochements 13 et 17, l'axe 7 est retenu en translation et empêché de se déplacer selon une direction avant 19.

Par ailleurs, la translation de l'axe 7 selon une direction arrière 20, cette direction arrière 20 étant opposée à la direction avant 19, est empêchée par l'intermédiaire d'un moyen de rappel 21 du dispositif de la première position vers la deuxième position. Le moyen de rappel 21 est préférentiellement un ressort comprimé. En effet, le ressort 21 est comprimé entre un pallier 22 solidaire du corps 2, et une collerette 23 solidaire de l'axe 7, cette collerette 23 étant alors également mobile à l'intérieur de la cavité 8. L'expansion du ressort 21 est empêchée par la coopération entre la came 12

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et au moins le levier 9.

Le levier 9 est monté sur le corps 2, libre en rotation autour d'un axe de rotation 24. Cet axe de rotation 24 est préférentiellement orthogonal à l'axe de translation 25 de l'axe du support de contact 7.

La libre rotation du levier 9 autour de l'axe 24 est empêchée par l'intermédiaire du moyen 10. Par exemple, ce moyen 10 comporte un crochet 26 retenu à une première extrémité 27 au levier 9, et à une deuxième extrémité 28 à l'élément 11 solidaire du corps 2. Pour autoriser la libération du levier 9, le moyen 10 prévoit que le levier 9 puisse être libéré du corps 2. Par exemple, l'extrémité 28 peut être reliée à l'élément 11 par l'intermédiaire d'un moyen 29 constitué dans un matériau thermiquement activable. Notamment, ce moyen 29 peut être un fusible.

Pour pouvoir faire fondre le fusible 29, dans un exemple préféré, l'élément 11 est un dispositif chauffant. Ce dispositif chauffant 11 est alors préférentiellement alimenté de manière électrique par exemple par des fils électriques 30 montés dans le corps 2. Le dispositif chauffant 11 est prévu pour être chauffé de manière sélective, notamment dès lors que la connexion entre les bornes 3 et 4 doit être supprimée.

Lorsque le fusible 29 est fondu, alors le crochet 26 est libéré de l'élément chauffant 11 et de même le levier 9 est libre en rotation autour de l'axe 24. De plus, l'invention prévoit que le décrochement 13 soit chanfreiné de manière à faciliter le glissement de l'extrémité 18 de la came 12 le long de ce décrochement 13 et éventuellement la rotation de la came 12 autour de l'axe 15.

Dans un exemple préféré, le dispositif 1 comporte un ressort latéral 31, tel que le ressort 31 est comprimé lorsque le levier 9 est retenu par le crochet 26 au corps 2. Le ressort 31 est comprimé entre le levier 9 et une portion du corps 2, de telle sorte que lorsque le levier 9 est libéré, le ressort 31 se décompresse de manière à proposer une rotation du levier 9 dans un sens favorable à la libération de la came 12 du décrochement 13. En fait, le ressort 31 participe à l'échappement du levier 9, favorisant la détente du ressort principal 21. Préférentiellement, le ressort 31 écarte le levier 9 d'une position dans laquelle il est parallèle à l'axe 25, pour le placer dans une position dans laquelle il forme un angle vis-à-vis de cet axe 25. L'axe de rotation 24 étant disposé dans une partie antérieure du dispositif 1, lorsque le

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levier 9 subit la rotation sous l'effet à la fois du ressort 31 et de la libération par l'intermédiaire de l'élément 11, le décrochement 13 s'écarte de l'axe 25.

Dès que la came 12 est libérée, le ressort 21 étant initialement comprimé, ce ressort 21 se décompresse instantanément de manière à pousser la collerette 23 dans la direction avant 19. Alors, l'axe support de contact 7 remonte à l'intérieur de la cavité 8 du dispositif 1. Comme présenté figure 2, l'intermédiaire de contact 6 est déplacé dans la cavité 8 de la même manière que l'axe de support de contact 7 l'est dans cette même cavité 8.

L'expansion du ressort 21 est limitée par un décrochement intérieur 32 du corps 2.

La figure 3 correspond à une coupe selon le plan A présenté figure 2 de ce tronçon cylindrique 33.

Dans un exemple préféré de réalisation, les broches 3, 4 et 5 débouchent à l'intérieur d'une partie cylindrique 33 de la cavité 8. La première broche 3 présente une plage de contact 34 d'une hauteur équivalente à une hauteur du cylindre 33 entre le décrochement 32 du corps 2 et une extrémité avant 35 de cette portion cylindrique 33. Par ailleurs, les broches 4 et 5 présentent chacune une surface de contact respectivement 36 et 37, telles que les surfaces 36 et 37 ne sont pas en vis-à-vis. Par contre les surfaces 36 et 37 sont chacune en vis-à-vis d'au moins une portion de la surface de contact 34. Dans un exemple préféré, la surface de contact 36, correspondant à la deuxième broche 4, est disposée dans une partie arrière du tronçon cylindrique 33, alors que la surface de contact 37, correspondant à la troisième broche 5, est elle disposée dans une partie antérieure de ce tronçon cylindrique 33.

Dans cet exemple, l'intermédiaire de contact 6 a une forme de bulbe arrondi et présente une courbure et un diamètre suffisants pour assurer le contact avec les plages de contacts 34 et alternativement 36 et 37.

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Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1 - Dispositif interrupteur (1) comportant un corps (2) et au moins deux bornes (3,4,5), dans une première position une première borne (3) étant connectée avec une deuxième borne (4), le dispositif comportant un moyen mécanique pour passer de la première position à une deuxième position, caractérisé en ce que dans la deuxième position la première borne est connectée avec une troisième borne (5), et en ce que le moyen mécanique comporte un levier (9) et un moyen (10) thermique de libération du levier, le levier bloqué retenant le dispositif dans la première position. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen mécanique comporte un moyen de rappel (21) du dispositif de la première position vers la deuxième position. 3 - Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le moyen de rappel est un ressort (21) comprimé dans la première position, et étendu dans la deuxième position. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le dispositif comporte un axe (7), une came (12) sur cet axe, et en ce que le levier comporte un décrochement (13) pour retenir la came et le dispositif dans la première position. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le moyen mécanique comporte un ressort latéral (31) pour amplifier la libération du levier. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les bornes débouchent dans une cavité du corps pour former respectivement des plages de contact dans cette cavité, le moyen mécanique étant relié à un intermédiaire (6) de contact connecté avec la première borne, et pouvant sélectivement être connecté avec la deuxième ou la troisième borne selon sa position dans la cavité. 7 - Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'intermédiaire de contact est un bulbe déplaçable dans la cavité. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comporte une alimentation électrique (11, 30) du moyen thermique, ce moyen thermique étant préférentiellement un fusible (29).