FR3041810A1 - Dispositif de commutation sans frottement pour ouvrir et fermer une ligne electrique, a precision de manœuvre amelioree - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de commutation pour ouvrir et fermer une ligne électrique, comportant : - deux bornes de contact fixes séparées l'une de l'autre, - un organe de manœuvre, comportant une pièce de contact, - au moins une lame flexible comportant au moins une partie d'extrémité solidaire d'un support fixe, la ou les lames flexibles étant apte à exercer une force de rappel sur la pièce de contact pour la ramener de sa position de fermeture à sa position d'ouverture en l'absence de force de déplacement sur l'organe de manœuvre, l'organe de manœuvre comportant deux bras-poussoirs électriquement isolants, éloignés l'un de l'autre en étant solidaires chacun d'une partie d'extrémité de la pièce de contact ; chaque lame flexible comportant deux autres parties d'extrémités solidaires chacune d'un des deux bras-pou s soirs ou d'une partie de l'organe de manœuvre elle-même solidaire ou faisant partie intégrante d'un des bras-poussoirs.

Description

DISPOSITIF DE COMMUTATION SANS FROTTEMENT POUR OUVRIR ET FERMER UNE LIGNE ELECTRIQUE. A PRECISION DE MANŒUVRE

AMELIOREE

La présente invention concerne un dispositif de commutation pour ouvrir et fermer une ligne électrique, notamment un commutateur à hautes fréquences apte à fonctionner aussi bien avec des signaux continus, basses, moyennes ou hautes fréquences.

On connaît déjà des dispositifs de commutation pour ouvrir et fermer une ligne électrique dans lesquels une pièce de contact, en forme de lame est supportée par un organe de manœuvre mobile en translation entre une position dans laquelle ladite pièce de contact s'applique sur deux bornes de contact en fermant la ligne électrique, et une position dans laquelle elle est écartée desdites bornes de contact en ouvrant la ligne électrique.

Lors de ses mouvements de translation, la pièce de contact est guidée par des tiges le long desquelles elle glisse, afin d'assurer une bonne application de ladite pièce de contact contre les bornes de contact.

Un tel guidage présente toutefois l'inconvénient que les frottements qui s'exercent entre la pièce de contact et ses tiges de guidage produisent des poussières qui peuvent se déposer sur les surfaces de contact électrique et peuvent, à la longue, dégrader la fiabilité du dispositif de commutation.

La demanderesse a proposé une solution améliorée pour pallier ces inconvénients qui est décrite dans le brevet EP 0670579B1. Cette solution est globalement satisfaisante pour bon nombre d’applications, dans la mesure où elle propose un dispositif de commutation qui permet de supprimer les frottements au niveau de l’organe de manœuvre. Cependant, elle peut ne pas convenir pour des applications hyperfréquences supérieures à 40 GHz pour lesquelles le dispositif de commutation doit être capable en position de fermeture d’assurer la transmission de signaux dans la gamme des hyperfréquences au-delà de plusieurs dizaines de GHz, par exemple jusqu’à 60 GHz. En effet, dans le dispositif de commutation divulgué, il peut subsister un jeu au niveau du guidage du poussoir qui se répercute en un débattement en extrémité de la lame de contact. Si ce débattement est acceptable pour la plupart des applications dans la mesure où le contact a bien lieu entre la lame de contact et la surface supérieure des deux bornes de contact lors de la commutation en fermeture, il peut s’avérer non tolérable lorsque les signaux à commuter sont des signaux très hautes fréquences. Π existe donc un besoin pour améliorer les dispositifs de commutation pour ouvrir et fermer une ligne électrique, notamment en vue d’assurer la transmission effective de signaux dans la gamme des hyperfréquences (HF) au-delà de 40 GHz dans la position de fermeture.

Le but général de l’invention est de répondre en partie à ce besoin.

Un but particulier est de proposer une solution qui réponde au but général et qui puisse être appliquée à tout composant HF intégrant un dispositif de commutation, tel qu’un relais miniature, plus particulièrement un relais SPDT (« Single Pôle Double Throw » en anglais), ou plus généralement un relais nPnT (« nPoles, n Throw »), et qui soit simple, fiable et peu coûteuse. L'invention a ainsi pour objet, selon un aspect, un dispositif de commutation pour ouvrir et fermer une ligne électrique, comportant : - deux bornes de contact fixes séparées l’une de l’autre, - un organe de manœuvre, comportant une pièce de contact, apte à être déplacée axialement entre une position de fermeture dans laquelle la pièce de contact s'applique simultanément sur les deux bornes de contact en les reliant électriquement et une position d'ouverture dans laquelle la pièce de contact est écartée des deux bornes de contact, et - au moins une lame flexible comportant au moins une partie d’extrémité solidaire d’un support fixe, la ou les lames flexibles étant apte à exercer une force de rappel sur la pièce de contact pour la ramener de sa position de fermeture à sa position d’ouverture en l’absence de force de déplacement sur l’organe de manœuvre.

Selon l’invention, l’organe de manœuvre comporte deux bras-pou s soirs électriquement isolants, éloignés l’un de l’autre en étant solidaires chacun d’une partie d’extrémité de la pièce de contact et chaque lame flexible comporte deux autres parties d’extrémités solidaires chacune d’un des deux bras-pou s soirs ou d’une partie de l’organe de manœuvre elle-même solidaire ou faisant partie intégrante d’un des bras-poussoirs.

Ainsi, l'invention consiste essentiellement à réaliser l'organe de manœuvre avec deux bras-pou s soirs qui peuvent être espacés l’un de l’autre d’une distance maximale par rapport à la longueur de pièce de contact, qui sont supportés par la ou les lames flexibles, et qui sont placés dans la partie d’extrémité de la ou des lames flexibles dont l’amplitude de déformation peut être maximale selon l’axe de déplacement de l’organe de manœuvre.

Les deux bras-poussoirs en étant espacés l’un de l’autre d’une distance égale substantiellement à la longueur de la pièce de contact réalisent le déplacement de la pièce de contact en appuyant simultanément sur ses deux parties d’extrémité de la pièce de contact. Avantageusement, les deux bras-poussoirs sont espacés l’un de l’autre d’une distance d’au moins 3 millimètres.

Grâce à ces deux bras-poussoirs solidaires des extrémités de la pièce de contact, avantageusement une lame plane rigide, on augmente considérablement la précision du positionnement en rotation de l’organe de manœuvre par rapport au(x) support(s) fixe(s) de la ou des lames flexibles, comparativement aux solutions selon l’état de l’art, notamment celle du brevet EP 0670579B1.

En effet, du fait du support par la ou les lames flexibles et de leur éloignement important, les deux bras-poussoirs sont parfaitement guidés axialement par la ou les lames flexibles et ce, sans frottement avec les éléments fixes environnants et notamment avec une plaque de fermeture qui sépare les bornes de contact de la majeure partie du dispositif.

Autrement dit, on augmente la précision du positionnement de la ou des lames flexibles qui permettent de réaliser le déplacement axial des bras-poussoirs qu’elle(s) supporte(nt), et donc on augmente la précision de guidage de la pièce de contact par rapport aux bornes de contact fixes.

En augmentant la précision du positionnement de la pièce de contact sur les bornes de contact fixes par lesquelles des signaux hyperfréquences sont transmis, on diminue le risque de décalage entre ces pièces et donc, cela permet d’assurer la transmission de signaux dans la gamme des hyperfréquences (HF), c’est-à-dire à des fréquences comprises entre 1 GHz et plusieurs dizaines de GHz, par exemple jusqu’à 60 GHz.

Selon un mode de réalisation avantageux, le commutateur comporte deux lames flexibles maintenues espacées parallèlement l’une de l’autre à la fois sur chaque support fixe et sur chacun des deux-bras poussoirs ou chaque partie de l’organe de manœuvre elle-même solidaire ou faisant partie intégrante d’un des bras-pou s soirs. Avec deux lames flexibles, on augmente encore la précision du déplacement axial sans rotation des bras-pou s soirs et donc la précision de positionnement de la pièce de contact sur les bornes de contact pour réaliser la fermeture de la ligne électrique.

Selon une variante de réalisation avantageuse, la pièce de contact est une lame plane rigide, et les deux bras-pou s soirs sont chacun de forme allongée droite et solidaires de la lame plane rigide en étant orthogonaux à cette dernière. L’organe de manœuvre peut être avantageusement une pièce monobloc constituée d’une tige reliée à une poutre de liaison reliant les deux bras-pou s soirs ou de manière alternative être constitué uniquement des deux bras-pou s soirs.

Selon une variante avantageuse, chaque autre partie d’extrémité de la lame flexible est solidarisée à chacun des deux-bras poussoirs ou à chaque partie de l’organe de manœuvre elle-même solidaire ou faisant partie intégrante d’un des bras-poussoirs, par une liaison amovible, de préférence une liaison par appui et centrage ou une liaison par clipsage. On peut aussi envisager toute autre solution de liaison permanente, telle que la soudure par ultrasons ou autre...

Selon une autre variante avantageuse, la pièce de contact est solidarisée aux deux bras-poussoirs par une liaison amovible, de préférence une liaison par clipsage. On peut aussi envisager toute autre solution de liaison permanente, telle que la soudure par ultrasons ou une liaison de type tenon-mortaise avec écrasement de matière comme décrit dans le brevet EP0670579B1, ou autre...

Dans la variante par clipsage, de préférence, la pièce de contact comprend deux orifices réalisés chacun dans l’une de ses parties d’extrémités et les deux-bras poussoirs comprennent des crochets aptes à venir chacun s’engager dans l’un des deux orifices de la pièce de contact de sorte à réaliser une liaison amovible. Cette solution de montage est simple et fiable et elle permet également de faciliter le montage des lames flexibles sur les bras-poussoirs, avant le clipsage de la pièce de contact. On peut aussi compléter l’accrochage par une ou plusieurs soudures.

Selon une caractéristique avantageuse, chaque support fixe comporte un axe agencé parallèlement à l’axe de déplacement de l’organe de manœuvre. De préférence, l’axe du support est agencé sensiblement orthogonalement à la lame plane rigide de contact. Cela augmente encore la précision de déplacement axial des bras-pou s soirs. Plus généralement, les supports fixes qui sont les points d’appui des lames flexibles de manœuvre peuvent être réalisés sous n’importe quelle forme et être agencés à n’importe quel endroit du commutateur, et ce en fonction des contraintes d’implantation. De préférence, ils seront fixés sur un plan de référence du dispositif de commutation, par exemple sur le corps d’un relais dans lequel le dispositif de commutation est intégré. On cherche à éloigner le plus possible ces supports fixes des bras-poussoirs de manière à assurer le positionnement angulaire optimal de la pièce de contact. Une lame flexible de manœuvre peut être supportée par un seul support, ou deux supports fixes voire plus.

Dans un mode de réalisation avantageux, l'organe de manœuvre est déplacé au moyen d'un actionneur à déplacement axial apte à déplacer au moins une lame flexible, dite de commande, agencée(s) sensiblement orthogonale à l'axe de déplacement de l'organe de manœuvre et apte(s) à transmettre aux deux bras-poussoirs les mouvements de l'actionneur. L'interposition d'une lame flexible de commande entre l'actionneur et l'organe de manœuvre présente l'avantage qu'une éventuelle différence de débattement axial entre l'actionneur et l'organe de manœuvre peut être compensée par une déformation de la lame flexible de commande. En effet, si l'actionneur transmettait directement aux bras-poussoirs un déplacement axial sur une course plus importante que la longueur qui sépare sa position d'ouverture et sa position de fermeture, il pourrait s'ensuivre une détérioration des bras-poussoirs ou de l'actionneur.

Inversement, si l'actionneur transmettait aux bras-poussoirs un déplacement d'amplitude trop faible, il pourrait s'ensuivre une mauvaise application de la pièce de contact sur les bornes de contact et une fermeture imparfaite de la ligne électrique. Grâce à la présence d'une lame flexible de commande entre l'actionneur et les bras-poussoirs, on peut délibérément utiliser un actionneur qui présente un débattement axial trop grand par rapport à la course que doit parcourir les bras-poussoirs, de manière à garantir que ces derniers soient déplacés sur une course suffisante pour assurer un bon contact électrique, tout en préservant l'organe de manœuvre et l'actionneur de tout risque de détérioration.

Selon une première variante, lorsque l’organe de manœuvre est constitué avec une tige et une poutre de liaison entre bras-poussoirs, le dispositif peut comporter une seule lame flexible de commande comportant une extrémité libre en appui contre la tige de l’organe de manœuvre pour transmettre aux deux bras-poussoirs les mouvements de l'actionneur.

Selon une deuxième variante, lorsque l’organe de manœuvre est constitué uniquement des deux bras-poussoirs, le dispositif peut comporter deux lames flexibles de commande comportant chacun une extrémité libre en appui contre l’un des deux bras-poussoirs pour leur transmettre les mouvements de l'actionneur.

Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif de commutation comporte une plaque de fermeture électriquement conductrice, la pièce de contact de l'organe de manœuvre, ainsi que les deux bornes de contact, sont agencés d'un côté de ladite plaque de fermeture, tandis que la majeure partie des deux bras-poussoir, ainsi que la ou les lames flexibles et le ou les supports fixes sont agencés de l'autre côté de la plaque de fermeture.

Selon une caractéristique avantageuse, la plaque de fermeture comporte deux orifices permettant chacun le passage et le déplacement axial sans frottement d’un des deux bras-poussoir. En effet, du fait du parfait guidage des bras-poussoirs par la ou les lames flexibles, le dimensionnement et l’agencement relatif des orifices garantissent qu’aucun frottement n’aura lieu entre les bras-poussoirs et la plaque de fermeture et ce quel que soit le nombre de commutations qui sera réalisé au cours de la durée de vie du dispositif de commutation.

Avantageusement, en position d'ouverture de l'organe de manœuvre, la pièce de contact s'appuie sur la plaque de fermeture. On évite ainsi tout risque de couplage entre les deux bornes de contact dans cette position d’ouverture.

Selon un premier mode avantageux, chaque lame flexible a une forme extérieure sensiblement en triangle isocèle ou en parallélogramme, comportant une seule partie d’extrémité solidaire d’un support fixe agencé d’un côté du plan formé par les deux bras-pou s soirs et qui s’étend orthogonalement à la pièce de contact, chaque autre partie d’extrémité de chaque lame flexible étant solidaire d’un des deux bras-poussoirs. Cette première configuration peut être réalisée notamment dans des cas où les contraintes d’encombrement sont élevées, l’agencement de la ou des lames flexibles de manœuvre d’un seul côté du plan des poussoirs libérant de fait de la place de l’autre côté.

Selon un deuxième mode avantageux, chaque lame flexible a une forme extérieure sensiblement en losange, comportant deux parties d’extrémité solidaires d’un support fixe, agencé dans un plan perpendiculaire au plan formé par les deux bras-poussoirs et qui s’étend orthogonalement à la pièce de contact, chaque autre partie d’extrémité de chaque lame flexible étant solidaire d’un des deux bras-pou s soirs ou d’une partie de l’organe de manœuvre solidaire des deux bras-poussoirs, en formant une croix. Cette configuration peut par exemple être mise en œuvre lorsque l’organe de manœuvre est constitué uniquement des deux-bras poussoirs, la ou les lames flexibles venant s’appuyer directement contre les bras-poussoirs.

Selon un troisième mode avantageux, chaque lame flexible est en forme générale de losange, comportant deux parties d’extrémité solidaires chacune d’un support fixe, agencé dans le plan formé par les deux bras-poussoirs et qui s’étend orthogonalement à la pièce de contact, chaque autre partie d’extrémité de chaque lame flexible étant solidaire d’un des deux bras-poussoirs.

Selon un quatrième mode avantageux, chaque lame flexible a une forme extérieure sensiblement en losange, comportant deux parties d’extrémité solidaires chacune d’un support fixe, agencé dans le plan formé par les deux bras-poussoirs et qui s’étend orthogonalement à la pièce de contact, chaque autre partie d’extrémité de chaque lame flexible étant solidaire d’une partie de l’organe de manœuvre solidaire des deux bras-poussoirs en formant une croix.

Les configurations en losange permettent d’avoir une très bonne précision de déplacement de la pièce de contact tout en autorisant des efforts de poussée élevés sur les bras-pou s soirs et en offrant une très bonne compacité.

Elles permettent un agencement compact notamment radial de plusieurs commutateurs sur un même support, fermé par une seule plaque de fermeture, notamment des commutateurs de type SPnT. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en œuvre non limitatifs de l'invention, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 représente en perspective avec arraché partiel un dispositif de commutation selon un premier mode de réalisation de l'invention, en position ouverte ; - la figure 2 est une vue en perspective avec arraché partiel d’une variante du dispositif selon la figure 1 ; - la figure 3 représente en perspective avec arraché partiel un dispositif de commutation selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, en position ouverte ; - les figures 3A et 3B sont des vues en coupe longitudinale selon le plan P du dispositif de la figure 3, en position respectivement d’ouverture et de fermeture ; - la figure 4 représente en coupe longitudinale, le dispositif de commutation selon la figure 3 en position d’ouverture, cette figure montrant l’actionneur avec la lame de commande de déplacement de l’organe de manœuvre ; - les figures 5 et 6 illustrent en perspective un organe de manœuvre avec ses bras-pou s soirs conforme à l’invention, respectivement avant et après fixation par clipsage de pièce de contact, l’organe de manœuvre étant représenté dans une configuration à l’envers de sa configuration en fonctionnement dans laquelle la lame de contact est en bas; - les figures 7, 7A et 7B représentent respectivement en perspective avec arraché partiel, en vue de dessus et en vue de coupe longitudinale une variante du dispositif de commutation selon le deuxième mode de réalisation ; les figures 8 et 8A représentent respectivement en perspective et en vue de dessus un dispositif de commutation selon un troisième mode de réalisation de l’invention ; - les figures 9 et 9A représentent respectivement en perspective et en vue de dessus un dispositif de commutation selon un quatrième mode de réalisation de l’invention ; - la figure 10 représente en vue de dessus une variante d’agencement de deux dispositifs de commutation selon l’invention, selon laquelle les poutres de liaison des bras-poussoirs des dispositifs sont alignées entre elles ; - la figure 11 représente en vue de dessus une variante d’agencement de quatre dispositifs de commutation selon l’invention, selon laquelle les poutres de liaison des bras-pou s soirs des dispositifs sont parallèles deux-à-deux en formant un carré ; - la figure 12 représente en vue de dessus une variante d’agencement de six dispositifs de commutation selon l’invention, selon laquelle les poutres de liaison des bras-poussoirs des dispositifs sont agencées radialement autour d’un axe en formant une étoile

Dans l’ensemble de la présente demande, les termes « inférieur », « supérieur», « vertical », « bas », haut », « dessous » et « dessus » sont à comprendre par référence, avec un dispositif de commutation dont l’organe de manœuvre est au-dessus des bornes de contact avec l’axe de déplacement de l’organe de manœuvre selon la verticale.

Le dispositif de commutation pour ouvrir et fermer une ligne électrique représenté sur le dessin comporte un organe de manœuvre 1 qui comprend une pièce de contact 2, électriquement conductrice, et un organe de manœuvre 3 électriquement isolant.

Tel qu’illustré pour l’ensemble des modes, la pièce de contact 2 se présente avantageusement sous la forme d'une lame plane rigide métallique, de forme sensiblement rectangulaire. Tel qu’illustrée, la lame de contact 2 comporte une partie centrale 20 et deux parties d’extrémité 21, 22 de part et d’autre de la partie centrale 20. D’autres géométries de pièce de contact peuvent également convenir.

La pièce de contact 2 est apte à venir s'appliquer simultanément sur deux bornes de contact 4, 5 fixes séparées l’une de l’autre, qui présentent des surfaces de contact 4a, 5a, situées dans un même plan parallèle à la pièce de contact 2. Des signaux HF peuvent être transmis par les deux bornes de contact 4, 5.

Ainsi qu'on le voit clairement sur les figures 3, 3A et 3B, les bornes de contact 4 et 5 se situent chacune dans un logement ménagé à cet effet dans un corps 6 électriquement conducteur, à distance de la paroi du logement, lesdites bornes étant isolées électriquement dudit corps. Le corps conducteur 6 comporte une plaque de fermeture 7 électriquement conductrice dans laquelle sont ménagés deux orifices 7a 7b permettant chacun le passage et le déplacement d’un des deux bras-poussoirs 31, 32 de l’organe de manœuvre 3 selon l’invention.

La ligne électrique constituée par les deux bornes de contact 4, 5 et la pièce de contact 2 est ainsi protégée vis-à-vis de tout rayonnement électromagnétique extérieur au dispositif de commutation.

Conformément à l'invention, l'organe de manœuvre 3 est solidaire d’au moins une 8, de préférence deux lames flexibles 8 et 9 maintenues espacées parallèles. La ou les lames flexibles 8, 9 sont chacune apte à exercer une force de rappel sur la pièce de contact 2 pour la ramener de sa position de fermeture, comme illustré en figure 3B, à sa position d’ouverture en l’absence de force de déplacement sur l’organe de manœuvre, comme illustré en figure 3A.

La forme extérieure générale d’une lame flexible 8, 9 est de préférence soit un triangle isocèle comme illustré en figures 1 et 2, soit un losange comme illustré sur les figures 3, 3A, 3B, 4, 7A, 7B, 8A et 9A. D’autres formes peuvent convenir.

Chaque lame flexible 8, 9 comporte au moins une partie d’extrémité 80, 90 solidaire d’un support fixe 10. Comme illustré dans tous les modes, un support fixe est de préférence un axe 10 agencé parallèlement à l’axe de déplacement de l’organe de manœuvre 3, de préférence encore agencé sensiblement orthogonalement à la lame plane rigide de contact 2.

Chaque axe 10 est de préférence épaulé à son extrémité inférieure et monté en butée par son épaulement dans un trou réalisé dans le corps conducteur 6.

Comme illustré aux figures 3, 7,7A, 7B, 8 et 9, chaque axe 10 peut également être épaulé dans une partie centrale et/ou à son extrémité supérieure de sorte que la partie d’extrémité d’une lame flexible 8, 9, de préférence sous la forme d’un trou, est montée uniquement par insertion autour de l’axe et appui contre l’épaulement.

On peut également prévoir d’autres solutions de solidarisation. Par exemple, comme illustré aux figures 1 et 2, on peut prévoir une soudure par ultrasons de l’axe 10 autour d’une partie d’extrémité 80, 90.

On peut également prévoir une liaison par compléments de forme avec des rainures sur le support qui permettent à une partie d’extrémité de lame flexible d’être posée à l’intérieur d’une rainure, son immobilisation étant assurée par ses dimensions qui sont très légèrement inférieures à celles de la rainure. Toutefois, dans ce cas chaque partie d’extrémité 80, 90 peut être libre de sortir d’une rainure dans laquelle elle est logée.

Selon l’invention, l’organe de manœuvre 3 comporte deux bras-pou s soirs 31, 32 électriquement isolants, éloignés l’un de l’autre en étant solidaires chacun d’une partie d’extrémité 21, 22 de la pièce de contact 2. Les deux bras-pou s soirs 31, 32 sont avantageusement chacun de forme allongée droite et solidaires de la lame plane rigide de contact 2 en étant orthogonaux à cette dernière.

Dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 6 et 8 à 9, l’organe de manœuvre est une pièce monobloc constituée d’une tige 30 reliée à une poutre de liaison 33 reliant les deux bras-poussoirs 31, 32. De préférence, les bras-poussoirs 31, 32 identiques sont agencés symétriquement de part et d’autre de Taxe X de la tige 30.

Dans le mode de réalisation illustré aux figures 7,7A et 7B l’organe de manœuvre est constitué uniquement des deux bras-pou s soirs 31, 32.

La pièce de contact 2 peut être solidarisée aux deux bras-poussoirs 31, 32 par une liaison amovible, de préférence une liaison par clipsage. La liaison peut aussi être définitive, comme avec une soudure par ultrasons par exemple. Comme mieux illustré en figures 5 et 6, le clipsage envisagé peut être réalisé par des crochets 31a, 32a réalisés en extrémité inférieure des bras 31, 32 et qui viennent chacun se clipser dans l’un des deux orifices 21a, 22a réalisés dans la lame de contact 2.

En outre, selon l’invention, chaque lame flexible 8, 9 comporte deux autres parties d’extrémités 81, 82 et 91, 92 solidaires chacune d’un des deux bras-pou s soirs 31, 32 ou d’une partie 36, 37 ; 38, 39 ; 300 de l’organe de manœuvre elle-même solidaire ou faisant partie intégrante d’un des bras-pou s soirs. De préférence, cette solidarisation est réalisée par une liaison amovible, de préférence une liaison par appui et centrage de type tenon-mortaise. La liaison peut éventuellement être réalisée par clipsage. Mais, on peut envisager d’autres solutions, telles que le soudage à ultrasons.

Dans le mode illustré aux figures 1 et 2, les parties d’extrémités 81, 82 ; 91, 92 sont directement centrés et en appui à l’intérieur des bras-poussoirs 31, 32. Le centrage et l’appui peuvent aussi se faire à l’extérieur des bras-poussoirs comme illustré aux figures 5 et 6.

Dans le mode illustré aux figures 7, 7A et 7B, les parties d’extrémités 81, 82; 91, 92 sont directement centrés et en appui autour des bras-poussoirs 31, 32. Comme cela est mieux visible en figures 7A et 7B, on prévoit avantageusement un jeu de fonctionnement j entre le trou constituant la partie d’extrémité 81, 82 ; 91, 92 de chaque lame flexible 8, 9 et le bras-poussoir 31, 32 correspondant afin que ce dernier ne gêne la déformation de la lame 8, 9 lors d’une commutation.

Dans le mode illustré aux figures 3 à 6, ainsi qu’aux figures 8et 8A, les parties d’extrémités 81, 82 ; 91, 92 sont clipsées à des excroissances de clipsage 36, 37, 38, 39 qui s’étendent radialement aux bras-poussoirs 31, 32.

Dans le mode illustré aux figures 9 et 9A, les parties d’extrémités 81, 82 ; 91, 92 sont maintenues sur une poutre de liaison 300 formant une croix avec la pièce monobloc 3 constitué de la tige 30 reliée à une poutre de liaison 33 reliant les deux bras-poussoirs 31, 32.

En étant supporté par les lames 8 et 9, les deux bras-poussoir 31, 32 sont parfaitement guidés car ils ne peuvent se déplacer que selon un mouvement de translation axiale au cours duquel la ou les lames flexibles 8, 9 fléchissent en demeurant parallèles entre elles.

Le maintien des lames flexibles parallèles entre elles peut être réalisé sur les axes-support 10 par une entretoise réalisée sur l’axe lui-même par changement de diamètre ou bien encore par une entretoise ajustée ou emmanchée à force sur l’axe 10.

Le maintien des lames flexibles parallèles entre-elles peut être réalisé sur les bras-poussoirs 31, 32 par des excroissances 34, 35 tel qu’illustré en figure 2 ou encore par le dimensionnement même de l’écartement des moyens de clipsage comme entre les crochets 36, 38 et 37, 39 tel qu’illustré en figures 3, 3A, 3B et 5, 6.

Grâce aux deux-bras poussoirs 31, 32 selon l’invention, maintenus par les lames flexibles et qui sont solidaires des parties d’extrémités 21, 22 de la lame de contact 2, on obtient une très grande précision du positionnement en rotation de l’organe de manœuvre 3 par rapport au(x) support(s) fixe(s) 10 de la ou des lames flexibles 8, 9.

Par-là, la précision du positionnement de la ou des lames flexibles qui permettent de réaliser le déplacement axial des bras-poussoirs est très bonne, et donc la précision de guidage axial de la pièce de contact par rapport aux bornes de contact fixes 4, 5 est très bonne.

La figure 3A représente un dispositif de commutation selon l’invention dans la position ouverte de l'organe de manœuvre 3, la pièce de contact 2 étant écartée des bornes de contact 4 et 5.

Dans ce mode de réalisation, les lames flexibles 8, 9 présentent une précambrure à la fabrication qui correspond à celle représentée sur la figure 3A. De cette manière, les lames flexibles 8, 9 exercent en permanence sur le poussoir 3 une force dirigée selon son axe de déplacement dans le sens indiqué par la flèche R sur la figure 3B. Les bras-poussoir 31, 32 répercutent cette force à la pièce de contact 2 qui se trouve ainsi convenablement appliquée contre la plaque de fermeture 7. Autrement dit, dans cette position les bras-poussoirs 31, 32 sont quasiment situés au-dessus de la plaque de fermeture 7, la lame de contact 2 étant en appui contre la face inférieure de cette dernière. Ainsi, on évite que la pièce de contact 2 ne réalise un couplage entre les bornes de contact 4 et 5 en position ouverte de l'organe de manœuvre 3.

Dans la position du dispositif de commutation représentée sur la figure 3B, les bras-pou s soirs 31, 32 se trouvent dans la position de fermeture de l'organe de manœuvre, la pièce de contact 2 venant s'appliquer contre les deux bornes de contact 4 et 5.

Un actionneur 11, par exemple électromagnétique, est susceptible de se déplacer selon un axe parallèle à celui des bras-pous soirs 31, 32.

Lorsque l’organe de manœuvre 3 comporte une tige 30 avec une poutre de liaison 33 entre bras-pou s soirs 31, 32, comme illustré en figure 4, alors il est prévu une unique lame de commande 12 solidaire à l'une de ses extrémités libres d'un support 13 et qui traverse l'extrémité inférieure de l'actionneur 11. L'autre extrémité libre de la lame de commande 12 est en appui contre l'extrémité libre de la tige 30.

Lorsque l’organe de manœuvre 3 est constitué uniquement des deux bras-poussoirs 31, 32, comme illustré en figure 7, alors on peut prévoir deux lames de commande avec chacune une extrémité libre en appui contre l'extrémité supérieure d’un des deux bras-pou s soirs 31, 32.

La ou les lames de commande 12 sont susceptibles de transmettre, aux bras-poussoirs 31, 32 directement ou indirectement par le biais de la tige 30, les mouvements de translation de l'actionneur 11 qui sont dirigés selon la flèche F indiquée sur la figure 4, pour amener l'organe de manœuvre 1 dans sa position de fermeture.

Inversement, lorsque l'actionneur 11 se déplace dans le sens contraire à celui de la flèche F indiquée sur la figure 4, la lame de commande 11 libère les bras-poussoir 31, 32 et s'en écarte légèrement pour permettre aux lames flexibles pré-cambrées 8, 9 de ramener les bras-pou s soirs 31, 32 dans la position d'ouverture. Comme déjà expliqué plus haut, la présence de la ou des lames de commande 2 permet d'utiliser un actionneur 11 dont le débattement axial est légèrement trop grand par rapport à celui de l'organe de manœuvre 3, ce qui permet de garantir un contact optimal entre les bornes de contact 4, 5 et la pièce de contact 2.

On peut prévoir avantageusement une liaison anti-rotation entre les bras-poussoirs 31, 32 et les lames flexibles 8, 9 de manœuvre en donnant une longueur minimale à la poutre de liaison 33 ou en une distance minimale d’écartement entre bras 31, 32 de sorte à éloigner au minimum les deux points de liaison entre les parties d’extrémités 81, 82 ou 91, 92 des lames flexibles par rapport aux bras-poussoir 31, 32, ce qui améliore encore le positionnement en rotation de la pièce de contact 2 .

Lorsqu’on réalise un équipement de commutation qui intègre plusieurs dispositifs de commutation selon l’invention, tel qu’un commutateur de type SPnT, différentes variantes d’agencement peuvent être mises en œuvre.

Par exemple, comme illustré en figure 10, on peut prévoir deux dispositifs de commutation identiques 1.1, 1.2 adjacents l’un à l’autre avec tous les bras-pou s soirs 31, 32 agencés dans un même plan.

Dans la configuration de la figure 11, quatre dispositifs de commutation identiques 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 sont agencés avec les poutres de liaison 33 des bras-pou s soirs qui sont parallèles deux-à-deux et donc en formant un carré.

Dans la configuration de la figure 12, six dispositifs de identiques 1.1 à 1.6 sont agencés avec les poutres de liaison 33 des bras-pou s soirs qui sont agencées radialement autour d’un axe en formant une étoile. Cette configuration est avantageuse car elle permet d’obtenir une grande compacité notamment pour un commutateur de type SPnT.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de mise en œuvre qui viennent d'être décrits. D’autres variantes et améliorations peuvent être envisagées sans pour autant sortir du cadre de l’invention.

Claims (20)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif de commutation (1) pour ouvrir et fermer une ligne électrique, comportant : - deux bornes de contact (4, 5) fixes séparées l’une de l’autre, - un organe de manœuvre (3), comportant une pièce de contact (2), apte à être déplacée axialement entre une position de fermeture dans laquelle la pièce de contact s'applique simultanément sur les deux bornes de contact en les reliant électriquement et une position d'ouverture dans laquelle la pièce de contact est écartée des deux bornes de contact, - au moins une lame flexible (8 ; 9) comportant au moins une partie d’extrémité (80; 90) solidaire d’un support fixe (10), la ou les lames flexibles étant apte à exercer une force de rappel sur la pièce de contact pour la ramener de sa position de fermeture à sa position d’ouverture en l’absence de force de déplacement sur l’organe de manœuvre, caractérisé par le fait que l’organe de manœuvre (3) comporte deux bras-pou s soirs (31, 32) électriquement isolants, éloignés l’un de l’autre en étant solidaires chacun d’une partie d’extrémité (21, 22) de la pièce de contact (2) et par le fait que chaque lame flexible (8 ; 9) comporte deux autres parties d’extrémités (81, 82 ; 91, 92) solidaires chacune d’un des deux bras-poussoirs ou d’une partie (36, 37 ; 38, 39 ; 300) de l’organe de manœuvre elle-même solidaire ou faisant partie intégrante d’un des bras-poussoirs.
2. 2. Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu’il comporte deux lames flexibles (8 ; 9) maintenues espacées parallèlement l’une de l’autre à la fois sur chaque support fixe et sur chacun des deux-bras poussoirs ou chaque partie de l’organe de manœuvre elle-même solidaire ou faisant partie intégrante d’un des bras-pou s soirs.
3. 3. Dispositif de commutation selon l’une des revendications précédentes, par le fait que la pièce de contact est une lame plane rigide, et que les deux bras-poussoirs sont chacun de forme allongée droite et solidaires de la lame plane rigide en étant orthogonaux à cette dernière.
4. 4. Dispositif de commutation selon l’une des revendications précédentes, par le fait que l’organe de manœuvre est une pièce monobloc constituée d’une tige (30) reliée à une poutre de liaison (33) reliant les deux bras-poussoirs (31, 32).
5. 5. Dispositif de commutation selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l’organe de manœuvre est constitué uniquement des deux bras-poussoirs (31, 32).
6. 6. Dispositif de commutation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la pièce de contact (2) est solidarisée aux deux bras-poussoirs par une liaison amovible, de préférence une liaison par clipsage ou par une liaison permanente.
7. 7. Dispositif de commutation selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la pièce de contact comprend deux orifices (21a, 22a) réalisés chacun dans l’une de ses parties d’extrémités (21, 22) et que les deux-bras poussoirs comprennent des crochets (31a, 32a) aptes à venir chacun s’engager dans l’un des deux orifices (21a, 22a) de la pièce de contact de sorte à réaliser une liaison amovible.
8. 8. Dispositif de commutation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque autre partie d’extrémité de la lame flexible est solidarisée à chacun des deux-bras poussoirs ou à chaque partie (300) de l’organe de manœuvre elle-même solidaire ou faisant partie intégrante (36, 38 ; 37, 39) d’un des bras-pou s soirs, par une liaison amovible, de préférence une liaison par appui et centrage ou une liaison par clipsage.
9. 9. Dispositif de commutation selon l’une des revendications précédentes, chaque support fixe (10) comporte un axe agencé parallèlement à l’axe de déplacement de l’organe de manœuvre.
10. 10. Dispositif de commutation selon la revendication 8 en combinaison avec la revendication 9, caractérisé par le fait que l’axe du support (10) est agencé sensiblement orthogonalement à la lame plane rigide de contact (2).
11. 11. Dispositif de commutation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un actionneur (11) à déplacement axial apte à déplacer au moins une lame flexible, dite de commande (12), agencée(s) sensiblement orthogonale à l'axe de déplacement de l'organe de manœuvre (3) et apte(s) à transmettre aux deux bras-pou s soirs les mouvements de l'actionneur (11).
12. 12. Dispositif de commutation selon la revendication 11 en combinaison avec la revendication 4, caractérisé par le fait qu’il comporte une seule lame flexible de commande comportant une extrémité libre en appui contre la tige de l’organe de manœuvre pour transmettre aux deux bras-poussoirs les mouvements de l'actionneur (11).
13. 13. Dispositif de commutation selon la revendication 11 en combinaison avec la revendication 5, caractérisé par le fait qu’il comporte deux lames flexibles de commande comportant chacun une extrémité libre en appui contre l’un des deux bras-poussoirs (31, 32) pour leur transmettre les mouvements de l'actionneur (11).
14. 14. Dispositif de commutation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte une plaque de fermeture (7) électriquement conductrice, la pièce de contact (2) de l'organe de manœuvre (1), ainsi que les deux bornes de contact (4,5), sont agencés d'un côté de ladite plaque de fermeture (7), tandis que la majeure partie des deux bras-poussoir (3), ainsi que la ou les lames flexibles (8,9) et le ou les supports fixes (10) sont agencés de l'autre côté de la plaque de fermeture (7).
15. 15. Dispositif de commutation selon la revendication 14, caractérisé par le fait que la plaque de fermeture (7) comporte deux orifices (7a, 7b) permettant chacun le passage et le déplacement axial sans frottement d’un des deux bras-poussoir (31, 32).
16. 16. Dispositif de commutation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'en position d'ouverture de l'organe de manœuvre (1), la pièce de contact (2) s'appuie sur la plaque de fermeture (7).
17. 17. Dispositif de commutation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque lame flexible (8, 9) a une forme extérieure sensiblement en triangle isocèle ou en parallélogramme, comportant une seule partie d’extrémité (80; 90) solidaire d’un support fixe agencé d’un côté du plan formé par les deux bras-poussoirs et qui s’étend orthogonalement à la pièce de contact, chaque autre partie d’extrémité de chaque lame flexible étant solidaire d’un des deux bras-pou s soirs.
18. 18. Dispositif de commutation selon l’une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que chaque lame flexible (8, 9) a une forme extérieure sensiblement en losange, comportant deux parties d’extrémité (80; 90) solidaires d’un support fixe, agencé dans un plan perpendiculaire au plan formé par les deux bras-poussoirs et qui s’étend orthogonalement à la pièce de contact, chaque autre partie d’extrémité (81, 82 ; 91, 92) de chaque lame flexible étant solidaire d’un des deux bras-poussoirs (31, 32) ou d’une partie (36, 37 ; 38, 39 ; 300) de l’organe de manœuvre solidaire des deux bras-poussoirs, en formant une croix.
19. 19. Dispositif de commutation selon l’une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que chaque lame flexible (8, 9) est en forme générale de losange, comportant deux parties d’extrémité (80; 90) solidaires chacune d’un support fixe agencé dans le plan formé par les deux bras-pou s soirs et qui s’étend orthogonalement à la pièce de contact, chaque autre partie d’extrémité (81, 82 ; 91, 92) de chaque lame flexible étant solidaire d’un des deux bras-poussoirs.
20. 20. Dispositif de commutation selon l’une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que chaque lame flexible (8, 9) a une forme extérieure sensiblement en losange, comportant deux parties d’extrémité (80; 90) solidaires chacune d’un support fixe agencé dans le plan formé par les deux bras-poussoirs et qui s’étend orthogonalement à la pièce de contact, chaque autre partie d’extrémité (81, 82 ; 91, 92) de chaque lame flexible étant solidaire d’une partie (300) de l’organe de manœuvre solidaire des deux bras-poussoirs en formant une croix.