[0001] La présente invention concerne un mécanisme de fermeture brusque des contacts d'un
appareil électrique modulaire de type disjoncteur ou disjoncteur différentiel, adaptable
indifféremment à un produit unipolaire, phase neutre ou multipolaire.
[0002] Ce genre d'appareil comprend au moins un contact mobile prévu pour coopérer avec
au moins un contact fixe, le contact mobile étant disposé à pivotement par rapport
à un porte-contact(s), leur positionnement relatif au repos étant assuré par l'action
d'un ressort dit de contact permettant de garantir une pression correcte à la fermeture
des contacts, quelle que soit leur usure. Ce porte-contact(s) est lui-même animé d'un
mouvement de rotation permettant de positionner le contact mobile alternativement
contre et à distance du contact fixe, notamment par action manuelle sur une manette
de commande pivotant entre deux positions stables, et entraînant la rotation du porte-contact(s)
par un système mécanique classique à genouillère.
[0003] Un tel mécanisme de fermeture brusque, déjà connu dans son principe, est par exemple
divulgué dans le brevet EP-0 224 396, et comporte principalement deux organes, pivotant
respectivement avec la manette de commande et le contact mobile, avec des trajectoires
qui interfèrent pendant une fraction de leur rotation combinée. Ces organes sont prévus
pour coopérer dans le but de bloquer le contact mobile à distance du contact fixe
pendant ladite fraction de rotation, avant relâchement brusque à la fin de la phase
de coopération, et fermeture subséquente des contacts à une vitesse indépendante de
la vitesse exercée sur la manette.
[0004] Dans le système décrit dans le document EP-0 224 396, le mouvement de rotation combiné
entre la manette de commande et le sous-ensemble portant le contact mobile entraîne
une rotation individuelle de chaque organe dans le même sens de rotation. Leur axe
étant décalé, lesdits organes situés l'un à la périphérie de la manette, et l'autre
en bordure dudit sous-ensemble portant le contact mobile, cheminent en sens opposé
dans la zone où leur trajectoire interfère. Pour schématiser et visualiser leurs mouvement,
on peut prendre l'exemple de deux trajectoires d'allure circulaire se rencontrant
en suivant deux tracés se développant en sens opposé. Dans ce cas, lesdites trajectoires
se croisent deux fois, dans la zone de premier contact et dans la zone de dégagement
en sortie de la zone d'interférence. Le système divulgué dans le brevet EP-0 224 396
est basé sur une telle configuration, qui a pour conséquence que lorsque les organes
se croisent, leur dégagement résulte naturellement du sens opposé de leur trajectoire.
[0005] Dans la présente invention, la manette de commande et le contact mobile sont animés
d'un mouvement de rotation de sens opposé, qui induit au contraire le croisement des
trajectoires théoriques respectives de deux organes qui convergent et se déplacent
dans la même direction. Dans cette configuration, n'est pas facile de gérer un deuxième
croisement des trajectoires visant à dégager lesdits organes l'un de l'autre, du fait
de l'espace limité qui existe dans le boîtier desdits appareils électriques modulaires
et parce que chaque organe est sur le chemin de l'autre. Cela tient également à l'existence
d'une course angulaire de longueur donnée pour la manette, ainsi d'ailleurs que pour
les contacts.
[0006] Le mécanisme de fermeture brusque de l'invention obéit à ces contraintes particulières,
et présente par conséquent une configuration spécifique qui est adaptée aux contraintes
notamment cinétiques précitées.
[0007] Ainsi, les organes de l'invention participant à la fonction de fermeture brusque
sont constitués d'une came entraînée par la manette de commande, disposée libre en
rotation selon un débattement limité par rapport à cette dernière, et d'un doigt solidaire
du contact mobile, dont le positionnement respectivement par rapport à la came et
au contact mobile est tel que le doigt et la came entrent en contact lorsque les contacts
fixe et mobile sont espacés d'une distance résiduelle prédéterminée, la came présentant
une surface externe le long de laquelle le doigt glisse lorsque la rotation de la
manette se poursuit, de longueur et de forme telle que ledit doigt reste bloqué en
rotation pendant une fraction de rotation de la manette inférieure à sa course résiduelle
pour atteindre sa position stable de fermeture des contacts.
[0008] Le porte-contact(s) continue quant à lui sa course, alors que le ressort de contact
accumule de l'énergie qu'il libère brusquement lorsque le contact came / doigt cesse,
dans la dernière portion de la course de la manette. La came peut alors poursuivre
sa rotation par rapport à la manette, le débattement angulaire étant limité par une
butée de la manette, un élément élastique étant interposé entre la came et cette butée.
[0009] Fonctionnellement, le positionnement relatif du doigt et de la came, leur forme respective,
et notamment la longueur de la surface externe de la came, permettent seulement d'obtenir
le blocage du ou des contacts mobiles. La possibilité pour la came d'une rotation
résiduelle relativement à la manette permet notamment d'absorber l'usure des contacts,
et joue également un rôle à l'ouverture de ceux-ci.
[0010] Il en va de même pour l'élément élastique qui s'interpose entre la butée et la came
lorsque celle-ci arrive à proximité de celle-là, permettant un escamotage de la came
à l'ouverture des contacts, et empêchant un raté de fermeture brusque à leur fermeture.
[0011] Plus précisément, la came comporte un fût d'allure cylindrique creux tournant autour
d'un tourillon central équipant le centre d'un tambour muni d'un levier radial et
formant la manette, ledit tambour comportant une fenêtre disposée sensiblement à l'opposé
du levier et permettant le passage d'une excroissance radiale de la came s'étendant
à partir dudit fût, dont l'extrémité libre s'élargit et comporte une surface externe
d'allure coaxiale à la surface cylindrique du fût, les chants de la fenêtre parallèle
à la génératrice du tambour constituant les butées entre lesquelles la came est libre
en rotation.
[0012] Cette came, très simplement ajoutée à une structure de manette et de serrure déjà
existante, peut de la même manière être supprimée si la fonction de fermeture brusque
n'est pas nécessaire.
[0013] De préférence, l'élément élastique consiste en une patte fixée à la surface externe
du fût, s'en écartant progressivement en direction de son extrémité libre, et placée
du côté de la came entrant en premier en contact avec le doigt lors de la fermeture
des contacts.
[0014] Cette configuration permet bien de rendre la dernière portion de rotation relative
de la came par rapport à la manette de commande, dans le sens de la fermeture des
contacts, élastique. Comme on le verra plus en détail dans la suite, cela s'avère
nécessaire pour escamoter ladite came lors de l'ouverture des contacts. Dans ce cas,
en effet, comme on l'a mentionné précédemment, l'extrémité du doigt se situe dans
la trajectoire théorique empruntée par la came lors du mouvement d'ouverture et est
susceptible de constituer un obstacle au mouvement de retour. S'il n'y avait pas cette
possibilité d'escamotage, il y aurait donc un engagement à force entre ces deux organes,
risquant d'endommager le système, ou à tout le moins de provoquer avec le temps une
usure incompatible avec la fonction à remplir.
[0015] De préférence encore, le doigt solidarisé au contact mobile est situé entre ce dernier
et la manette de commande et est formé par surmoulage du contact mobile conducteur
avec un matériau isolant. Lorsque le mécanisme de fermeture brusque est utilisé dans
un produit phase-neutre, il n'y a donc pas de problème d'isolation dans la zone de
fermeture brusque, gérée en l'occurrence par une seule came, et qui impose une certaine
proximité entre les équipages mobiles.
[0016] Dans un tel appareil phase-neutre, la came est identique à celle d'un produit monophasé,
la surface externe de la came destinée à entrer en contact avec le doigt de chaque
contact mobile étant réalisée avec une largeur suffisante pour coopérer avec deux
doigts simultanément, assurant un lâchage simultané des deux contacts mobiles de phase
et de neutre.
[0017] Les différences entre un appareil unipolaire et un appareil phase-neutre sont d'ailleurs
mineures, en termes de structure de mécanisme de fermeture brusque des contacts. Il
s'agit d'un autre avantage du produit, notamment en termes de fabrication et d'abaissement
des coûts de production.
[0018] L'invention va à présent être décrite plus en détail, en référence aux figures annexées,
pour lesquelles :
la figure 1 représente une perspective éclatée d'une serrure d'appareil modulaire
électrique de type disjoncteur avec sa manette de commande ;
la figure 2 représente une perspective assemblée des mêmes éléments ;
la figure 3 est une vue en élévation de face des mêmes éléments, pendant la phase
de maintien du contact mobile à distance du contact fixe avant relâchement ;
les figures 4a à 4g montrent un cycle de fermeture manuelle avec notamment les différentes
phases de coopération des organes constituant le mécanisme de fermeture brusque, alternativement
avec des contacts neufs et usés ; et
les figures 5a à 5e représentent un cycle d'ouverture manuelle, avec les mêmes éléments,
et alternativement des contacts neufs et usés.
[0019] En référence à la figure 1, les différentes pièces faisant partie du mécanisme de
commande du disjoncteur comprennent une manette (1) reliée à un porte-contact (2)
par une biellette (3). Ladite manette (1), le logement excentré (4) dans lequel s'insère
l'une des extrémités de la biellette (3) et cette dernière formant une genouillère
permettant de contrôler le déplacement du porte-contact (2). Le mécanisme de commande
ici représenté concerne un appareil électrique phase neutre, il comporte par conséquent
deux contacts mobiles (5, 6) montés pivotants autour de l'axe (18), se présentant
sous la forme d'une aiguille qui est également l'arbre de rotation autour duquel pivote
le porte-contact (2). Des ressorts de contact (7) et (8) sollicitent lesdits contacts
mobiles respectivement (5) et (6), chacun contre une butée correspondante du porte-contact
(2).
[0020] La fonction première de ces ressorts (7, 8) est de maintenir la pression entre les
contacts même lorsque ceux-ci sont usés. Dans le cadre du mécanisme de fermeture brusque
des contacts de l'invention, ces ressorts servent à emmagasiner l'énergie lorsque
les contacts mobiles (5, 6) sont immobilisés. Le contact fixe (9) est solidarisé à
une tôle formant la culasse du déclencheur magnétique (non représenté).
[0021] Le porte-contact (2) supporte de plus le déclencheur (10), également monté pivotant
autour de l'aiguille (18), et comportant un ressort de déclencheur (11) le rappelant
dans sa position de repos permettant notamment le coincement de l'une des extrémités
de la biellette (3) en fonctionnement normal du produit.
[0022] La came (12) du mécanisme de fermeture brusque comporte un fût creux (13) à partir
duquel s'étend radialement une excroissance (14) dont la surface externe (15) est
prévue pour coopérer avec des doigts (16, 17) solidaires des contacts mobiles respectivement
(6) et (5).
[0023] Le même mécanisme de commande apparaît en figure 2, en version assemblée. Le déclencheur
(10) n'est cependant pas intégré à cet assemblage, pour éviter de trop charger la
figure. Cette figure permet de se rendre compte du fait que les doigts (16) et (17)
sont situés à proximité de l'excroissance (14) de la came (12), et que leur extrémité
libre peut coopérer avec la surface externe (15). Celle-ci est de largeur suffisante
pour permettre la coopération avec simultanément les deux doigts (16) et (17) rapportés
aux deux contacts de phase et de neutre (6) et (5).
[0024] Le fût (13) est simplement enfilé sur le tourillon central (19) de la manette (1),
qui le guide en rotation. La manette se compose plus précisément d'un levier (20)
disposé radialement sur la périphérie d'un tambour (21) dont la paroi inférieure est
découpés en une fenêtre permettant de laisser passer l'excroissance (14) de la came
(12).
[0025] Le fût (13) de ladite came (12) comporte également une patte élastique (22) conférant
une élasticité à la dernière portion de rotation relative de la came (12) dans la
manette de commande (1). La flexion élastique de ladite patte (22) contre la paroi
interne du tambour (21) permet d'obtenir la butée finale élastique.
[0026] Dans la figure 3, l'extrémité libre du doigt (16) solidaire du contact mobile (6)
est en phase de coopération avec la surface externe (15) de la protubérance (14) de
la came (12), c'est-à-dire que le contact (6) est maintenu à distance fixe du contact
fixe (9). Le doigt (16) se trouve néanmoins à l'extrémité de ladite surface (15),
et proche du relâchement. En effet, l'excroissance (14) étant entraînée en rotation
par la manette de commande (1), alors que le doigt (16) est par définition maintenu
immobile, l'excroissance (14) et en particulier la surface externe (15) s'échappe
vers la droite de la figure, et libère finalement brutalement le doigt (16), et par
conséquent le contact mobile (6). Celui-ci effectue à grande vitesse le restant de
sa trajectoire de rotation, le doigt (16) poussant vers la droite lorsqu'il déborde
sur la trajectoire périphérique de la surface (15), l'excroissance (14). Du fait de
la rotation relative libre entre le fût (13) et la manette de commande (1), autour
du tourillon (19) central de ladite manette (1), l'excroissance (14) n'oppose pas
de résistance à la poussée qui lui est appliquée, dans la mesure de la longueur de
la course de rotation relative qui existe entre la came (12) et la manette de commande,
comme apparaîtra plus en détail dans la suite.
[0027] Les figures 4a à 4g représentent un cycle de fermeture manuelle, alternativement
avec des contacts neufs et des contacts usés. En figure 4a, la manette est représentée
dans sa position droite, en butée contre l'un des chants latéraux d'une ouverture
du boîtier B laissant passer le levier (20), les contacts (6) et (9) étant alors séparés.
Il est à noter que, dans cette position de la manette (1), le doigt (16) solidaire
du contact (6) est également situé à distance de l'excroissance (14) dépassant du
fût (13) de la came (12). Dans cette représentation, l'actionneur magnétique (M) est
figuré de manière schématique, seul le percuteur, le noyau fixe et le noyau mobile
étant représentés, à l'exception de la bobine d'induction. pour une ouverture du disjoncteur
due à un court-circuit, le percuteur est lancé contre le déclencheur (10), lequel
fait basculer la genouillère en vue de l'ouverture des contacts (6, 9), comme cela
est bien connu par ailleurs.
[0028] Lorsque la manette (1) est actionnée dans le sens de la fermeture des contacts, comme
cela apparaît en figure 4b, c'est-à-dire lorsqu'on lui fait subir une rotation dans
le sens trigonométrique, le contact mobile est entraîné en rotation par le porte-contact
(2) dans le sens horaire. Dans ce cas, le doigt (16) autant que l'excroissance (14)
de la came (12) progressent l'un vers l'autre, sensiblement dans la même direction,
jusqu'à ce que leur extrémité libre se rencontrent. Le doigt (16) est alors stoppé
par la surface extérieure (15) de l'excroissance (14), un glissement relatif s'opérant
entre les deux lorsque la came (12) continue sa rotation comme cela est montré en
figure 4c. Ainsi, bien que la rotation de la manette de commande (1) ait bien progressé
entre la figure 4b et la figure 4c, le contact mobile (6) est resté immobile, et à
la même distance du contact fixe (9). Bien que la came (12) soit libre en rotation
autour du tourillon (19), l'excroissance (14) est entraînée en rotation par l'un des
chants latéraux de la fenêtre pratiquée dans la paroi inférieure du tambour (21) et
la came répercute donc l'effort qui est exercé sur la manette de commande (1).
[0029] Lorsque le doigt (16) cesse d'être en contact avec la surface externe (15) de l'excroissance
(14), un relâchement brusque se produit car rien ne s'oppose plus à la poursuite de
la rotation du contact mobile (6), grâce à l'énergie stockée par le ressort (8). Le
doigt (16) repousse alors l'excroissance (14) de la came (12) dans le sens d'une poursuite
de sa rotation dans le sens trigonométrique, rotation qui est permise par la liberté
de pivotement relative entre la came (12) et la manette de commande (1). En figure
4d, les contacts sont considérés comme neufs, ce qui veut dire que la course angulaire
résiduelle de la came (12) par rapport à la manette (1) est limitée. En revanche,
en figure 4e, la représentation figure des contacts usés, entraînant une course résiduelle
qui est plus étendue. Dans les deux cas, cependant, la patte ressort (22) n'est pas
mise à contribution, car elle doit permettre un escamotage supplémentaire lors de
la manoeuvre retour appliquée à la manette. Dans les figures 4d et 4e, la manette
de commande (1) n'est pas encore en butée dans sa position finale, contacts fermés.
[0030] Elle atteint cette position dans les figures 4f et 4g, avec respectivement des contacts
neufs et des contacts usés. Dans le premier cas, l'énergie est restituée par le ressort
(8), communiquée à l'excroissance (14) rejetée à distance de l'extrémité libre du
doigt (16). Dans le second cas, les contacts étant usés, on se trouve dans une configuration
dans laquelle la patte (22) est au contact du chant latéral opposé de la fenêtre pratiquée
dans la paroi inférieure du tambour (21), alors que l'extrémité libre du doigt (16)
est encore au contact de la partie arrière de l'excroissance (14). La patte (22) n'est
cependant pas sollicitée en flexion, car le débattement rotatif relatif entre la came
(12) et la manette de commande (1) est bien entendu prévu pour intégrer une possible
usure des contacts.
[0031] Les figures 5a à 5e montrent un cycle inverse, c'est-à-dire par lequel on procède
à l'ouverture des contacts (6, 9). Les figures 5a à 5b sont donc identiques aux figures
4f et 4g, et doivent ici être envisagées comme le début du cycle d'ouverture. Or,
si on actionne la manette de commande (1) dans le sens horaire, comme cela est montré
en figure 5c, le mécanisme de commande à genouillère actionne le porte-contact (2),
et par conséquent le contact (6), en rotation dans le sens trigonométrique. Le sens
contraire des rotations, déjà observé dans le cycle de fermeture, a occasionné un
croisement des trajectoires qui place le doigt (16) dans la trajectoire d'ouverture
de l'excroissance (14). Si l'ouverture devait se faire à force, l'engagement de ladite
excroissance (14) et du doigt (16) pourrait provoquer des dommages dans l'un ou l'autre
de ces organes, voire une usure prématurée préjudiciable au fonctionnement.
[0032] C'est la raison pour laquelle la patte élastique (22) est prévue, puisqu'elle intervient
à ce stade de l'ouverture pour repousser l'excroissance (14) dans un sens rotatif
contraire à celui de la manette (1), pour une course très limitée, du fait de l'effort
antagoniste créé par le doigt (16) pendant qu'il est encore dans la trajectoire normale
de l'excroissance (14). La différence entre la figure 5c et la figure 5d se situe
dans le positionnement de la patte élastique (22), et par conséquent de l'excroissance
(14) : en figure 5c, la patte élastique n'est pas encore sollicitée, alors qu'elle
l'est et est en butée contre le fût (13) en figure 5d.
[0033] La poursuite de la rotation inversée de la manette de commande (1) et du porte-contact
(2) supportant le contact mobile (6) permet ensuite la rotation de l'excroissance
(14) dans le sens horaire, car le déplacement rotatif du doigt (16) dans le sens trigonométrique
est suffisant pour lui laisser le passage.
[0034] En l'absence d'obstacles supplémentaires, la manette peut être amenée à nouveau en
butée contre le chant opposé de l'ouverture supérieure du boîtier B, en position d'ouverture
des contacts (6, 9).
[0035] L'invention a été décrite au moyen d'un exemple particulier de configuration, notamment
de la came et du doigt solidaire du contact mobile, qui ne sont cependant nullement
limitatifs. L'invention englobe au contraire toutes les variantes de forme et de configuration
qui sont à la portée de l'homme de l'art.
1. Mécanisme de fermeture brusque des contacts pour appareil électrique modulaire de
type disjoncteur comportant au moins un contact mobile (5, 6) prévu pour coopérer
avec au moins un contact fixe (9), ledit contact mobile (5, 6) étant disposé à pivotement
par rapport à un porte-contact(s) (2), leur positionnement relatif au repos étant
assuré par l'action d'un ressort de contact (7, 8), ledit porte-contact(s) (2) étant
animé d'un mouvement de rotation permettant de positionner le contact mobile (5, 6)
alternativement au contact et à distance du contact fixe (9), notamment par action
manuelle sur une manette de commande (1) pivotant entre deux positions stables et
entraînant la rotation du porte-contact(s) (2) par un système à genouillère (4, 3),
ledit mécanisme de fermeture brusque comportant principalement deux organes pivotant
respectivement avec la manette de commande (1) et le contact mobile (5, 6), dont la
trajectoire interfère pendant une fraction de leur rotation combinée, et qui sont
prévus pour coopérer dans le but de bloquer le contact mobile (5, 6) à distance du
contact fixe (9) pendant ladite fraction de rotation avant relâchement brusque à la
fin de la phase de coopération des organes, et fermeture des contacts (5, 6, 9) à
une vitesse indépendante de la vitesse exercée sur la manette,
caractérisé en ce que la manette de commande (1) et le contact mobile (5, 6) étant animés d'un mouvement
de rotation de sens opposé, induisant un croisement des trajectoires théoriques respectives
de deux organes qui se déplacent sensiblement dans la même direction, lesdits organes
sont constitués d'une came (12) entraînée par la manette de commande (1), disposée
libre en rotation selon un débattement limité par rapport à cette dernière, et d'un
doigt (16, 17) solidaire du contact mobile (6, 5), dont le positionnement respectivement
par rapport à la came (12) et au contact mobile (5, 6) est tel que ledit doigt (16,
17) et ladite came (12) entrent en contact lorsque les contacts fixe (9) et mobile
(5, 6) sont espacés, la came (12) présentant une surface (15) de forme et de longueur
telles que ledit doigt (16,17) reste bloqué en rotation pendant une fraction de rotation
de la manette (1) inférieure à sa course résiduelle pour atteindre sa position stable
de fermeture des contacts (5, 6, 9), le porte-contact(s) (2) continuant cependant
sa course alors que le ressort de contact (7, 8) accumule de l'énergie qu'il libère
uniquement lorsque le contact came (12) / doigt (16, 17) cesse, dans la dernière portion
de la course de la manette (1), la came (12) pouvant alors poursuivre sa rotation
par rapport à la manette (1), le débattement angulaire étant limité par une butée
de la manette (1), un élément élastique (22) étant interposé entre la came (12) et
cette butée.
2. Mécanisme de fermeture brusque des contacts pour appareil électrique modulaire selon
la revendication précédente, caractérisé en ce que la came (12) comporte un fût (13) d'allure cylindrique creux tournant autour d'un
tourillon central (19) équipant le centre d'un tambour (21) muni d'un levier radial
(20) et formant la manette (1), ledit tambour (21) comportant une fenêtre disposée
sensiblement à l'opposé du levier (20) et permettant le passage d'une excroissance
radiale (14) de la came (12) s'étendant à partir dudit fût (13), dont l'extrémité
libre s'élargit et comporte une surface externe (15) d'allure coaxiale à la surface
cylindrique du fût (13), les chants de la fenêtre parallèle à la génératrice du tambour
(21) constituant les butées entre lesquelles la came (12) est libre en rotation.
3. Mécanisme de fermeture brusque des contacts pour appareil électrique modulaire selon
la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément élastique consiste en une patte (22) fixée à la surface externe du fût
(13), s'en écartant progressivement en direction de son extrémité libre, et placée
du côté de la came (12) entrant en premier en contact avec le doigt (16, 17) lors
de la fermeture des contacts (5, 6, 9).
4. Mécanisme de fermeture brusque des contacts pour appareil électrique modulaire selon
l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le doigt (16, 17) solidarisé au contact mobile (6, 5) est situé entre ce dernier
et la manette de commande (1) et est formé par surmoulage du contact mobile conducteur
(5, 6) avec un matériau isolant.
5. Mécanisme de fermeture brusque des contacts pour appareil électrique modulaire selon
l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que, pour un appareil phase-neutre, la came (12) est identique à celle d'un produit monophasé,
la surface externe (15) de la came (12) destinée à entrer en contact avec le doigt
(16, 17) de chaque contact mobile (6, 5) étant réalisée avec une largeur suffisante
pour coopérer avec deux doigts (16, 17) simultanément, assurant un lâchage simultané
des deux contacts mobiles (5, 6) de phase et de neutre.