DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
[0001] L'invention relève du domaine des dispositifs de coupure de type disjoncteur ou disjoncteur
différentiel, notamment des disjoncteurs unipolaire et neutre. De tels disjoncteurs
sont souvent utilisés dans les installations de distribution terminale, notamment
dans les bâtiments, pour protéger un circuit électrique en coupant à la fois le conducteur
de phase et le conducteur neutre.
[0002] L'invention concerne en particulier un dispositif de coupure à boîtier isolant renfermant
des contacts mobiles, incluant au moins un contact mobile de phase et un contact mobile
de neutre portés par une première extrémité de respectivement au moins deux bras de
contact, chaque bras de contact étant monté autour d'un pivot pour au moins autoriser
un pivotement dudit bras de contact vers une position de fermeture desdits contacts,
ledit dispositif comportant des moyens de pression de contact agissant sur lesdits
bras de contact pour exercer une force de pression de contact sur lesdits bras de
contact.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
[0003] La demande de brevet
EP0042778 décrit un disjoncteur unipolaire et neutre comportant deux contacts mobiles de respectivement
un circuit de phase et un circuit de neutre, lesdits contacts étant portés par des
bras de contact en matériau isolant montés à pivotement autour d'un axe porté par
un support en forme de plaque d'un mécanisme de commande, ledit support étant quant
à lui monté à pivotement sur un axe fixe. Un ressort de pression de contact en spirale
est monté autour de l'axe de pivotement des bras de contact et permet de solliciter
lesdits bras de contact en position de fermeture des contacts mobiles.
[0004] Un inconvénient du disjoncteur de l'art antérieur est que le dimensionnement et la
disposition du ressort de pression de contact ne sont pas optimisés.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
[0005] L'invention vise à remédier aux inconvénients des dispositifs de coupure de l'art
antérieur en proposant un dispositif de coupure à boîtier isolant renfermant des contacts
mobiles, incluant au moins un contact mobile de phase et un contact mobile de neutre
portés par une première extrémité de respectivement au moins deux bras de contact,
chaque bras de contact étant monté autour d'un pivot pour au moins autoriser un pivotement
dudit bras de contact vers une position de fermeture desdits contacts, ledit dispositif
comportant des moyens de pression de contact agissant sur lesdits bras de contact
pour exercer une force de pression de contact sur lesdits bras de contact, ledit dispositif
étant caractérisé en ce que les moyens de pression de contact comportent deux ressorts
de torsion agissant indépendamment sur respectivement ledit bras de contact portant
le contact mobile de phase et ledit bras de contact portant le contact mobile de neutre,
chaque ressort de torsion exerçant une force de torsion autour d'un axe de rotation
dudit ressort, chaque ressort de torsion étant agencé par rapport au bras de contact
sur lequel il agit de manière que l'axe de rotation dudit ressort soit décalé vers
une seconde extrémité dudit bras de contact, par rapport à l'axe dudit pivot.
[0006] De préférence, le dispositif comprend un mécanisme de commande pourvu d'un levier
support portant le pivot autour duquel les bras de contact sont montés, ledit levier
support étant articulé pour déplacer les bras de contact entre une position d'ouverture
et la position de fermeture desdits contacts mobiles, chaque ressort de torsion étant
disposé entre le bras de contact sur lequel ledit ressort de torsion agit et ledit
levier support.
[0007] De préférence, le levier support est articulé autour d'un axe confondu avec l'axe
du pivot.
[0008] Selon un mode de réalisation, chaque ressort de torsion comporte un premier brin
(35, 36) s'appuyant contre un butoir du levier support et un second brin agissant
sur l'un des bras de contact. De préférence, le second brin de chaque ressort de torsion
coopère avec une butée du bras de contact sur lequel ledit ressort de torsion agit,
ladite butée étant décalée par rapport au pivot vers la seconde extrémité dudit bras
de contact. De préférence, la butée du bras de contact est ménagée sur la seconde
extrémité dudit bras de contact.
[0009] Selon un mode de réalisation, le premier brin de chaque ressort de contact a une
longueur supérieure à la longueur du second brin dudit ressort de contact. De préférence,
la longueur du premier brin est supérieure à au moins deux fois la longueur du second
brin.
[0010] Selon un mode de réalisation, les premiers brins des ressorts de torsion sont connectés
pour former un ensemble élastique comportant lesdits deux ressorts de torsion.
[0011] De préférence, le mécanisme de commande comprend, en outre :
- une manette montée pivotante sur le boitier isolant pour commander l'ouverture et
la fermeture des contacts mobiles,
- des moyens de transmission agencés entre ladite manette et les bras de contact incluant
une liaison mécanique brisable, et
- un levier de déclenchement couplé à des moyens de déclenchement pour détecter la présence
d'un défaut électrique, ledit levier de déclenchement étant conçu pour actionner le
déplacement des bras de contact dans la position d'ouverture en provoquant une rupture
de ladite liaison mécanique brisable.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0012] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description
qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples
non limitatifs, et représentés dans les figures annexées.
La figure 1 est une vue à l'intérieur d'un disjoncteur selon l'invention représentant
la plupart des éléments du mécanisme de commande.
La figure 2 est une vue partielle du mécanisme de commande, dans laquelle l'un des
bras de contact a été démonté pour permettre de visualiser le levier support et les
moyens de pression de contact.
La figure 3 est une vue du mécanisme de commande, dans laquelle sont représentés la
plupart des éléments de la chaîne cinématique entre la poignée de manoeuvre et les
contacts mobiles.
La figure 4 correspond à la figure 3, dans laquelle l'un des bras de contact a été
démonté pour permettre de visualiser les moyens de pression de contact.
La figure 5 est une vue éclatée des bras de contact, du levier support et des moyens
de pression de contact.
La figure 6 est une vue éclatée du mécanisme de commande et du mécanisme de déclenchement.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE RÉALISATION
[0013] Comme cela est visible sur la figure 1, le disjoncteur 1 comprend un boîtier isolant
3 essentiellement formé par deux demi-coquilles, la demi-coquille supérieure ayant
été enlevée pour permettre de visualiser l'intérieur dudit disjoncteur. Le boîtier
3 présente une forme générale parallélépipédique correspondant à un système modulaire.
Le boîtier 3 présente une face arrière de fixation 5 sur un rail et une face frontale
7 présentant une lumière de passage d'une manette de commande 9. Le disjoncteur 1
comprend un circuit de coupure de neutre et un circuit de coupure de phase disposés
respectivement de part et d'autre d'une cloison isolante 11 intercalée entre les deux
demi-coquilles et s'étendant parallèlement aux faces principales du boîtier 3. Sur
la figure 1, seul le circuit de coupure de phase est visible, le circuit de coupure
de neutre étant disposé derrière la cloison isolante 11.
[0014] Le circuit de coupure de phase comporte un contact mobile de phase 13 porté par une
première extrémité d'un bras de contact 15. De la même façon, le circuit de coupure
de neutre comporte un contact mobile de neutre 17 porté par une première extrémité
d'un autre bras de contact 19. Les bras de contact 15, 19 sont réalisés dans un matériau
isolant et sont montés à pivotement sur un pivot 21.
[0015] Le disjoncteur 1 comporte un mécanisme de commande logé dans la partie supérieure
du boîtier 3, au-dessus de la cloison isolante 11. Ce mécanisme de commande est commun
au contact mobile de phase 13 et au contact mobile de neutre 17. Le pivot 21 d'articulation
des bras de contact 15, 19 est porté par un levier support 23 (figure 5) en forme
de plaque, souvent appelé platine, ledit levier support étant monté à pivotement sur
le boîtier. En l'occurrence, le levier support 23 est monté à pivotement autour d'un
axe parallèle et confondu avec l'axe du pivot 21 d'articulation des bras de contact
15, 19. L'axe de pivotement du levier support 23 et le pivot d'articulation des bras
de contact 15, 19 sont matérialisés par un arbre 21 solidaire dudit levier support
23. Les extrémités de l'arbre 21 sont montées dans des paliers ménagés dans les demi-coquilles
du boîtier 3. Les bras de contact 15, 19 comportent également des paliers permettant
d'emmancher lesdits bras de contact 15, 19 sur l'arbre 21 respectivement de part et
d'autre du levier support 23.
[0016] Le montage à pivotement du levier support 23 sur le boîtier 3 permet le déplacement
des bras de contact 15, 19 entre une position d'ouverture des contacts mobiles 13,
17 et une position de fermeture desdits contacts mobiles. Le levier support 23 porte
des butées susceptibles de coopérer avec les bras de contact 15, 19 pour les entraîner
en rotation autour de l'arbre 21 vers la position de fermeture des contacts mobiles
13, 17. Un ressort 90 monté entre boîtier et le levier support 23 permet de solliciter
le levier support 23 en rotation autour de l'arbre 21 vers la position d'ouverture
des contacts mobiles 13, 17.
[0017] Le montage à pivotement des bras de contact 15, 19 sur le levier support 23 permet,
quant à lui, un débattement limité desdits bras de contact, notamment lorsque le levier
support 23 a été pivoté dans la position de fermeture des contacts mobiles 13, 17.
[0018] Chacun des bras de contact 15, 19 comportent un écran 26 qui permet d'éviter que
des particules générées par l'arc électrique ne viennent s'immiscer dans le mécanisme
de commande. L'écran 26 est agencé pour coulisser le long d'une paroi fixe 61 afin
d'assurer la fonction d'écran pendant au moins le début de l'ouverture des contacts.
Les faces de l'écran 26 et de la paroi fixe 27 en vis-à-vis sont disposées suffisamment
proches l'une de l'autre, pour permettre à ladite paroi fixe de racler la face dudit
écran exposée à l'arc électrique, ce qui permet d'éviter toute accumulation de dépôt.
[0019] Le mécanisme de commande comporte des moyens de pression de contact agissant sur
les bras de contact 15, 19 pour exercer une force de pression sur lesdits bras de
contact et pour contraindre lesdits bras de contact dans la position de fermeture
des contacts mobiles 13, 17. Les moyens de pression de contact comportent deux ressorts
de torsion 31, 32 agissant respectivement sur le bras de contact 15 portant le contact
mobile de phase 13 et sur le bras de contact 19 portant le contact mobile de neutre
17. Chaque ressort de torsion 31, 32 est pourvu d'un axe de rotation autour duquel
il exerce une force de torsion. Les ressorts de torsion 31, 32 sont montés de sorte
que leurs axes de rotation respectifs soient déportés par rapport à l'arbre 21 vers
une seconde extrémité des bras de contact. Cette seconde extrémité des bras de contact
15, 19 est en l'occurrence opposée par rapport à la première extrémité desdits bras
portant les contacts mobiles 13, 17. Ce positionnement des ressorts 31, 32 et de leurs
axes de rotation respectifs permet de démultiplier la force exercée par lesdits ressorts
sur les bras de contact 15, 19 et donc sur les contacts mobiles 13, 17 portés par
lesdits bras de contact. Ce positionnement des ressorts 31, 32, et notamment le positionnement
de leurs axes de rotation respectifs, permet également de réduire leurs dimensions.
[0020] Plus précisément, chaque ressort de torsion 31, 32 est disposé entre le bras de contact
15, 19 sur lequel ledit ressort de torsion agit et le levier support 23. De cette
façon, les ressorts de torsion 31, 32 sont dimensionnés pour exercer une pression
de fermeture des contacts mobiles 13, 17 permettant un pivotement limité des bras
de contact 15, 19 par rapport au levier support, en fonction des l'état d'usure desdits
contacts. Les ressorts de torsion 31, 32 ne sont pas dimensionnés pour faire pivoter
les bras de contact 15, 19 de la position d'ouverture à la position de fermeture des
contacts 13, 17, cette fonction étant remplie par le levier support 23. Le dimensionnement
des ressorts de torsion 31, 32 est donc réalisé par rapport uniquement à l'effort
de pression de contact à exercer, et les dimensions desdits ressorts s'en trouvent
donc réduites.
[0021] Comme cela est visible sur les figures 2 et 4, les ressorts de torsion 31, 32 utilisés
sont des ressorts à spires. Chaque ressort de torsion 31, 32 comporte un premier brin
35, 36 s'appuyant contre un butoir 39 du levier support et un second brin 41, 42 agissant
sur l'un desdits bras de contact 15, 19. Le second brin 41, 42 de chaque ressort de
torsion 31, 32 coopère avec une butée 45, 46 du bras de contact 15, 19 sur lequel
ledit ressort de torsion agit. Cette butée 45, 46 est déportée par rapport à l'arbre
21, matérialisant le pivot du bras de contact 15, 19, vers la seconde extrémité dudit
bras de contact opposée par rapport à la première extrémité portant les contacts mobiles
13, 17. En l'occurrence, la butée 45, 46 du bras de contact 15, 19 est ménagée sur
la seconde extrémité dudit bras de contact. Ainsi, la pression de contact exercée
par les ressorts de torsion 31, 32 s'en trouve maximisée.
[0022] Les spires des ressorts de torsion 31, 32 entourant l'axe de rotation desdits ressorts
sont déportés par rapport à l'arbre 21. De cette façon, en plus d'augmenter la force
de pression de contact et de réduire les dimensions des moyens de pression de contact
31, 32, l'encombrement du mécanisme de commande au niveau de l'arbre 21 est réduit.
Vue la complexité du mécanisme de commande concernant les articulations autour de
l'arbre 21, ce déport des spires des ressorts de torsion 31, 32 par rapport à l'arbre
21 permet de simplifier ledit mécanisme de commande et de faciliter son assemblage.
[0023] Dans le mode de réalisation représenté, les premiers brins 35, 36 des ressorts de
torsion 31, 32 sont connectés entre eux pour former un seul ensemble élastique intégrant
lesdits ressorts de torsion. Comme cela est visible sur les figures 2 et 4, le premier
brin 35, 36 de chaque ressort de torsion 31, 32 a une longueur supérieure à la longueur
du second brin 41, 42 dudit ressort de torsion. Plus précisément, la longueur du premier
brin 35, 36 est supérieure à au moins deux fois la longueur du second brin 41, 42.
Cet agencement permet notamment de faciliter l'assemblage du mécanisme de commande,
notamment grâce à la longueur des brins qui permet la flexion nécessaire au montage
sur les axes des ressorts.
[0024] Le mécanisme de commande du disjoncteur peut être tel que celui décrit dans la demande
de brevet européenne
EP0295158.
[0025] Dans le mode de réalisation représenté, le mécanisme de commande comprend des moyens
de transmission agencés entre la manette 9 et les bras de contact 15, 19, ou plus
précisément entre ladite manette et le levier support 23. Ces moyens de transmission
permettent de déplacer le levier support 23 entre la position d'ouverture et la position
de fermeture des contacts mobiles 13, 17.
[0026] Comme cela est visible sur la figure 6, un levier de déclenchement 53 couplé à des
moyens de déclenchement permet de détecter la présence d'un défaut électrique et d'agir
sur le mécanisme de commande pour ouvrir les contacts du disjoncteur. Les moyens de
déclenchement incluent un déclencheur électromagnétique 55 et un déclencheur thermique,
en l'occurrence une bilame 57. Le levier de déclenchement 53 est monté à pivotement
sur un axe 59 porté par le levier support 23, avec un décalage prédéterminé par rapport
au pivot 21. Le levier de déclenchement 53 est conçu pour actionner le déplacement
des bras de contact 15, 19 dans la position d'ouverture en provoquant la rupture d'une
liaison mécanique brisable 61 des moyens de transmission (figures 1 et 2).
[0027] Les moyens de transmission incluent une biellette de transmission 51 accouplée à
une embase interne de la manette pour former une genouillère dont l'articulation se
trouve excentrée par rapport à un axe de pivotement 63 de ladite manette. La liaison
mécanique brisable 61 est ménagée entre la biellette de transmission 51 et le levier
support 23. En position verrouillée, la liaison mécanique brisable 61 autorise la
commande manuelle du mécanisme de commande à l'aide de la manette 9. Le déplacement
du levier de déclenchement 53 vers une position déclenchée sous l'action du déclencheur
55, provoque la rupture momentanée de la liaison mécanique 61, entraînant le déclenchement
automatique du mécanisme de commande, indépendamment de la manette 9. Le levier de
déclenchement 53 est associé à un ressort de rappel (non représenté) destiné à assurer
le rétablissement automatique de la liaison mécanique 61 lorsque la manette 9 est
actionnée vers la position d'ouverture, suite à un déclenchement du mécanisme de commande
sur défaut.
[0028] Comme cela est visible sur la figure 6, la liaison mécanique brisable 61 comporte
un crochet 65 d'accrochage monté à pivotement sur un axe 67 du levier support 23.
A l'opposé de l'axe 67, le bec 69 du crochet coopère en position verrouillée de la
liaison 61 avec un cran 71 de retenue situé sur le bras supérieur du levier de déclenchement
53. La biellette de transmission 51 est accouplée au crochet 65 en un point d'articulation
susceptible de se déplacer lors du déclenchement dans une lumière du levier support
23. Cette lumière est borgne ou ouverte, et est conformée en un secteur circulaire
centré sur l'axe 67. Le point d'articulation est situé entre l'axe 67 et le bec 69
du crochet d'accrochage. La liaison mécanique brisable 61 constitue un étage démultiplicateur
dans la chaîne cinématique du mécanisme de commande, autorisant une réduction de l'effort
de déclenchement en provenance du déclencheur magnétothermique.
[0029] Comme cela est visible sur les figures 2 et 6, la bilame 57 du déclencheur thermique
coopère avec le levier de déclenchement 53 au moyen d'un tiroir rotatif 81 à transmission
unidirectionnelle. Le tiroir 81 est formé par un levier coudé ayant une extrémité
accouplée librement au bras inférieur du levier de déclenchement 53 en un point d'articulation
83. La partie intermédiaire incurvée du levier de transmission prend appui sur un
bossage 85 du levier de déclenchement 53 de manière à entraîner ce dernier vers la
position déclenchée lors de la déflexion vers la droite de la bilame 51 en cas de
circulation d'un courant de surcharge dans le pôle. Pendant cette phase de déclenchement
thermique, le tiroir 81 constitue une liaison cinématique rigide entre la bilame 57
et le levier de déclenchement 53. Le point d'articulation 83 est disposé entre le
bossage 85 et l'axe de pivotement 21 du levier de déclenchement 53. Le but de cet
agencement de l'axe de pivotement 83 au plus prêt de l'axe de pivotement 21 est de
minimiser le déplacement de l'axe 83 le long d'un arc de cercle centré sur l'axe 21,
voir de le rendre nul, lorsque le déclencheur magnétique 55 propulse le levier support
23.
[0030] Lorsque le mécanisme de commande est actionné manuellement ou automatiquement vers
la position d'ouverture, l'extrémité 87 du tiroir 81 à l'opposé du point d'articulation
83, est susceptible de venir en butée contre une protubérance du boîtier, avec rupture
de la liaison cinématique avec le levier de déclenchement 53. Le levier support 23
peut pivoter autour du pivot 21 dans le sens trigométrique, et la zone intermédiaire
du tiroir 81 se trouve écartée du bossage 85. Le point d'articulation 83 du tiroir
81 pourrait bien entendu être confondu avec l'axe 21 de pivotement du levier de déclenchement
53.
[0031] Le fonctionnement d'un tel mécanisme de commande est bien connu des spécialistes,
et il est inutile de le décrire plus en détails. Ce fonctionnement est également décrit
dans la demande de brevet
EP0295158.
1. Dispositif de coupure (1) à boîtier isolant (3) renfermant des contacts mobiles, incluant
au moins un contact mobile de phase (13) et un contact mobile de neutre (17) portés
par une première extrémité de respectivement au moins deux bras de contact (15, 19),
chaque bras de contact étant monté autour d'un pivot (21) pour au moins autoriser
un pivotement dudit bras de contact vers une position de fermeture desdits contacts,
ledit dispositif comportant des moyens de pression de contact agissant sur lesdits
bras de contact pour exercer une force de pression de contact sur lesdits bras de
contact, caractérisé en ce que les moyens de pression de contact comportent deux ressorts de torsion (31, 32) agissant
indépendamment sur respectivement ledit bras de contact portant le contact mobile
de phase et ledit bras de contact portant le contact mobile de neutre, chaque ressort
de torsion exerçant une force de torsion autour d'un axe de rotation dudit ressort,
chaque ressort de torsion étant agencé par rapport au bras de contact sur lequel il
agit de manière que l'axe de rotation dudit ressort soit décalé vers une seconde extrémité
dudit bras de contact, par rapport à l'axe dudit pivot, et en ce qu'il comprend un mécanisme de commande pourvu d'un levier support (23) portant le pivot
(21) autour duquel les bras de contact sont montés, ledit levier support étant articulé
pour déplacer les bras de contact entre une position d'ouverture et la position de
fermeture desdits contacts mobiles, chaque ressort de torsion (31, 32) étant disposé
entre le bras de contact (15, 19) sur lequel ledit ressort de torsion agit et ledit
levier support.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le levier support (23) est articulé autour d'un axe confondu avec l'axe du pivot
(21).
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque ressort de torsion (31, 32) comporte un premier brin (35, 36) s'appuyant contre
un butoir (39) du levier support (23) et un second brin (41, 42) agissant sur l'un
des bras de contact (15, 19).
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second brin (41, 42) de chaque ressort de torsion (31, 32) coopère avec une butée
(45, 46) du bras de contact (15, 19) sur lequel ledit ressort de torsion agit, ladite
butée étant décalée par rapport au pivot (21) vers la seconde extrémité dudit bras
de contact.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la butée (45, 46) du bras de contact (15, 19) est ménagée sur la seconde extrémité
dudit bras de contact.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le premier brin (35, 36) de chaque ressort de contact (31, 32) a une longueur supérieure
à la longueur du second brin (41, 42) dudit ressort de contact.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la longueur du premier brin (35, 36) est supérieure à au moins deux fois la longueur
du second brin (41, 42).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les premiers brins (35, 36) des ressorts de torsion (31, 32) sont connectés pour
former un ensemble élastique comportant lesdits deux ressorts de torsion.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,
caractérisé en ce que le mécanisme de commande comprend, en outre :
- une manette (9) montée pivotante sur le boitier isolant (3) pour commander l'ouverture
et la fermeture des contacts mobiles (13, 17),
- des moyens de transmission agencés entre ladite manette et les bras de contact (15,
19) incluant une liaison mécanique brisable (61), et
- un levier de déclenchement (53) couplé à des moyens de déclenchement (55, 57) pour
détecter la présence d'un défaut électrique, ledit levier de déclenchement étant conçu
pour actionner le déplacement des bras de contact (15, 19) dans la position d'ouverture
en provoquant une rupture de ladite liaison mécanique brisable.