EP0256901A1 - Dispositif de commutation à percussion symétrique, utilisant un dispositif à dépassement de point mort - Google Patents
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- EP0256901A1 EP0256901A1 EP87401599A EP87401599A EP0256901A1 EP 0256901 A1 EP0256901 A1 EP 0256901A1 EP 87401599 A EP87401599 A EP 87401599A EP 87401599 A EP87401599 A EP 87401599A EP 0256901 A1 EP0256901 A1 EP 0256901A1
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Definitions
- the present invention relates to a symmetrical percussion switching device, using a device with overshoot of neutral position.
- the neutral position is reached when the spring extends collinearly to the lever.
- the invention therefore more particularly aims to eliminate these drawbacks by dissociating the actuation function provided by the device beyond dead center from the switching function and by using, for this switching function, switch devices actuated by percussion by the device when passing neutral.
- a device using a bistable device with overshoot of neutral point comprising a movable actuator between at least two positions, and a control member whose displacement causes a tilting from one position to the other of the actuator, after crossing a neutral position, and two switch devices, the actuating members of which are arranged on either side of the actuator so that each of these actuating members cooperates with said actuator in a fraction of the travel thereof, adjoining one corresponding to the two positions.
- this device is more particularly characterized in that said actuator consists of a lever mounted to rotate about a first fixed axis so as to be able to switch between two stops defining two angular portions, and comprising at least one part capable of cooperate with said actuating members, this lever being subjected to the action of a spring, a first end of which is fixed to the lever at a location remote from said fixed axis, and a portion of which located at a distance from said end is movable under the action of said control member, the assembly comprising said lever and said spring constituting said bistable device.
- the actuating members of these switch devices are biased by elastic means so as to exert an antagonistic force but of value less than that produced by the actuator during the above-mentioned cooperation.
- the conventional double change-over contact with neutral point overrun device consists of a movable contact carrier in the form of a lever 1 (or a blade) articulated, at the one of its ends, around an axis 0 and carrying, at its other end, a double contact pad 2.
- This lever 1 can oscillate between two angular positions OX, OZ for which the double contact pad 2 comes into abutment stroke on two respective fixed contact elements 3, 4.
- the actuation of this lever 1 is effected by means of a spring 5, one end 6 of which is connected to lever 1, and the other end of which 7 is fixed on a support at a point 8 thanks to a mechanical connection 9 possibly flexible.
- the displacement of the end 7 of the spring can therefore be ensured, either by a displacement, for example in translation of the support point 8, or by exerting on this end 7 a force F.
- the relative arrangement of the spring 5 and the lever 1 is provided so that during the trajectory of its end 7, in one direction or the other, the spring 5 becomes collinear with the lever and that in each of said directions , a passage through neutral is obtained, beyond which the lever which was in one of the OX or OZ positions, will tilt until it occupies the other position, bringing the double pad 2 into contact with the element of corresponding fixed contact.
- the end 11 ′ of the lever 11 does not support a contact element but cooperates with the actuating members of two switch devices arranged on either side of this end.
- the crossing of the neutral position by the end 13 of the spring 12 will cause, following the tilting of the lever 11, percussion of one or the other of the actuating members of the switching devices.
- the switch devices each comprise a movable contact carrier 15, 16 consisting of a blade articulated at one of its ends 17, 18 and the other end of which is provided with an element mobile contact 19, 20 which cooperates with a fixed contact element 21, 22.
- This end further comprises an abutment surface 23, 24 which extends in the passage of the end 11 ′ of the lever 11 and thus serves as an actuating member on which the device passing through neutral is struck to effect the separation of the movable contact element 19, 20 and of the fixed contact element 21, 22.
- each of the movable contact carriers 15, 16 is biased by a respective return spring 25, 26 tending to apply the movable contact element 19, 20 against the fixed contact element 21, 22 which corresponds to it.
- this spring 25, 26 whose action is antagonistic to that of the spring 12 when the end 11 ′ of the lever 11 cooperates with the abutment surface 23, 24 of the movable contact element 15 , 16 which is associated with it, serves to ensure a slight anticipation of the passage from neutral.
- stops can act as well on the lever 11, as is the case of the stops A, A ', A ", as on the movable contact carriers 15, 16. This is the reason why there are shown stops B, B ', B "corresponding to this second case.
- Manual reset can, for its part, be effected by a displacement of the stop A "(or B") until it occupies the position of the stop A '(or B').
- the advantage of the device described above consists in that it eliminates the risk of having a zero contact pressure of the mobile and fixed contact elements both on tripping and on resetting. This makes it possible to have better reliability of the control of subordinate members and thereby avoid known disturbances (micro-cuts, beats) encountered with certain conventional devices with exceeding dead center.
- this device is particularly suitable for serving as a trigger / signaling element for a thermal relay.
- the force Fc supplied in the rest position perpendicular to the end 11 ′ of the lever 11 has the expression: this force canceling out when the angle a is zero, that is to say when the spring 12 is in the axis of the lever 11.
- the force F c supplied to the end 11 ′ of the lever 11 depends only on the force F R assumed to be constant and the angle a assumed to be small. It can therefore be assumed that the force / stroke diagram at the end 11 ′ of the lever 11 is linear during the tilting.
- the force Fo supplied at the contact surface 24 by the movable contact carrier 16 and its spring 26 has the expression: in which the expressions 1 5 , 1 6 , F 2 and 8 are the counterparts of the expressions 1 3 , 1 4 , Fi and y.
- the force / stroke diagrams of these movable contact carriers are symmetrical .
- the force F F supplied at rest by the movable contact carrier 15 is antagonistic to that Fc of the lever 11.
- the action of the bimetallic strips on the end 13 will, by deforming the spring 12, reduce the angle a and the force Fc .
- Fc becomes slightly lower than F F
- the lever 11 can swing certainly until its second stable state. It is therefore necessary that in passing, it can provide on the abutment surface 24 a force greater than that of the resistant force provided by the spring 26 of the movable contact carrier 16 to cause the opening of the contact elements 20, 22 .
- this passage must be able to take place technically outside kinetic energy, that is to say that statically, the motor force produced by the lever 11 and the movable contact carrier 15 is greater than the resistant force exerted by the abutment surface 24.
- the slope of the motor force Fc must be much greater than that of the resistant forces exerted by the movable contact carriers.
- FIGS. 6 and 7 This particularity is illustrated by the diagrams of FIGS. 6 (triggering) and 7 (rearming) on each of which is plotted on the abscissa a racing scale and on the ordinate, a force scale. These two scales are in arbitrary units. These diagrams are representative of the forces and strokes at the abutment surfaces 23 and 24. For reasons of symmetry, the total stroke has been divided into three substantially equal parts.
- the abscissa point 1 corresponds to the attack on the abutment surface 24 of the movable contact carrier 16 by the end 11 ′ of the lever 11.
- the abscissa point 2 corresponds to the closing of the switch device comprising the contacts 19 and 21.
- the abscissa point 3 corresponds to the triggered state.
- the sawtooth curve OABCDE represents the result (algebraic sum) of the forces involved at the abutment surfaces 23, 24.
- the automatic reset of the device is carried out by means of a reverse process which is illustrated in FIG. 7.
- the invention proposes a solution making it possible to produce a mobile contact carrier having an almost zero slope c.
- this movable contact carrier consists of a contact blade 30 pivotally mounted at one of its ends by means of a Y joint and movable between two angular positions YS, YS '.
- This blade 30 is biased by a spring 31 whose fixed point of attachment 32 is located on a straight line D passing through the articulation Y and perpendicular to the blade 30, when the latter occupies a median position between the two positions YS, YS '.
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Abstract
Description
- La présente invention concerne un dispositif de commutation à percussion symétrique, utilisant un dispositif à dépassement de point mort.
- D'une manière générale, on sait que les dispositifs à dépassement de point mort sont utilisés couramment dans des appareils électromécaniques tels que, par exemple, des interrupteurs ou des contacts de commande.
- Ainsi, on a déjà proposé des ensembles inverseurs faisant intervenir des dispositifs à dépassement de point mort et comprenant, mobiles dans un plan déterminé :
- - un levier qui porte à l'une de ses extrémités, un élément de contact mobile et qui est monté rotatif à distance de cette extrémité autour d'un axe perpendiculaire audit pian, de manière à pouvoir passer d'une première à une deuxième position angulaire définissant un secteur angulaire, de préférence aigu, ces deux positions angulaires étant définies par deux butées qui consistent chacune en un élément de contact fixe qui coopère avec l'élément de contact mobile, et
- - un ressort dont une extrémité est fixée au levier, en un emplacement distant dudit axe, et dont l'autre extrémité, associée à des moyens de commande, est mobile en translation dans une région dudit plan extérieure audit secteur angulaire.
- Selon cette structure, la position de point mort est atteinte lorsque le ressort s'étend colinéairement au levier.
- En l'absence de forces de frottement, cette position de point mort est théoriquement instable, de sorte que le moindre écart angulaire d'un côté (ou de l'autre) entre le ressort et le levier provoquera un basculement du levier de ce côté (ou de l'autre).
- Il s'avère que dans un tel dispositif, la composante transversale des efforts appliqués sur le levier par le ressort (couple) s'annule au passage par le point mort avant de s'inverser et qu'elle demeure très faible dans les deux zones avoisinant ce point et situées de part et d'autre de celui-ci.
- Il s'agit là d'un inconvénient particulièrement important notamment dans le cas où les déplacements imposés au ressort par les susdits moyens de commande sont des déplacements lents et peuvent comprendre des temps d'arrêt dans lesdites zones.
- En effet dans ces zones, la pression de contact, élément de contact mobile/élément de contact fixe, sera quasiment nulle. En conséquence, la qualité du contact électrique sera franchement mauvaise et le passage du courant s'effectuera aléatoirement en fonction des perturbations (par exemple les vibrations) dont est affecté le dispositif. Il est clair qu'un tel fonctionnement peut être préjudiciable aux circuits commandés par un tel dispositif et est, dans la plupart des cas, inacceptable.
- L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients en dissociant la fonction actionnement assurée par le dispositif à dépassement de point mort de la fonction commutation et en utilisant, pour cette fonction de commutation, des dispositifs interrupteurs actionnés par percussion par le dispositif à dépassement de point mort.
- Elle propose, d'une façon générale, un dispositif utilisant un dispositif bistable à dépassement de point mort comprenant un actionneur mobile entre au moins deux positions, et un organe de commande dont le déplacement provoque un basculement d'une position à l'autre de l'actionneur, après franchissement d'une position de point mort, et deux dispositifs interrupteurs dont les organes d'actionnement sont disposés de part et d'autre de l'actionneur de manière à ce que chacun de ces organes d'actionnement coopère avec ledit actionneur dans une fraction de la course de celui-ci, attenante à l'une correspondante des deux positions. Selon l'invention, ce dispositif est plus particulièrement caractérisé en ce que ledit actionneur consiste en un levier monté rotatif autour d'un premier axe fixe de manière à pouvoir basculer entre deux butées définissant deux portions angulaires, et comprenant au moins une partie apte à coopérer avec ledits organes d'actionnement, ce levier étant soumis à l'action d'un ressort dont une première extrémité est fixée au levier en un emplacement distant dudit axe fixe, et dont une portion située à distance de ladite extrémité est mobile sous l'action dudit organe de commande, l'ensemble comprenant ledit levier et ledit ressort constituant ledit dispositif bistable.
- Avantageusement, les organes d'actionnement de ces dispositifs interrupteurs sont sollicités par des moyens élastiques de manière à exercer un effort antagoniste mais de valeur inférieure à celui produit par l'actionneur lors de la susdite coopération.
- Dans le cas où l'on souhaite réaliser un ensemble inverseur, les deux interrupteurs seront de type normalement fermé, étant entendu que selon la position qu'il occupe, l'actionneur maintiendra l'un des dispositifs interrupteurs ouvert, tandis que l'autre qui ne sera pas sollicité, sera en position fermée. Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
- La figure 1 est une représentation schématique d'un interrupteur-inverseur de type connu utilisant un dispositif à dépassement de point mort ;
- La figure 2 est un diagramme des forces mises en jeu au niveau du basculeur du dispositif à dépassement de point mort représenté figure 1 ;
- La figure 3 représente schématiquement un dispositif de commutation à double percussion réalisé conformément à la présente invention ;
- La figure 4 est un diagramme des forces mises en jeu lors de l'application d'une force FB sur le ressort associé au basculeur utilisé dans le dispositif représenté figure 3 ;
- La figure 5 est un diagramme des forces mises en jeu au niveau de l'un des porte-contacts mobile utilisé dans le dispositif représenté figure 3 ;
- La figure 6 est un diagramme représentatif des efforts et des courses au niveau des surfaces de butée des deux porte-contacts mobiles du dispositif représenté sur la figure 3 et ce, au cours de la phase de déclenchement ;
- La figure 7 est un diagramme similaire à celui de la figure 6, mais dans le cas de la phase de réarmement
- La figure 8 est un diagramme représentatif des variations mutuelles des paramètres a, b, c et FF intervenant dans les diagrammes représentés figures 6 et 7 ;
- La figure 9 est une représentation schématique d'un mode d'exécution d'un porte-contact mobile sollicité par un ressort et dont l'effort exercé au niveau de sa surface de butée présente une pente quasiment nulle.
- Avec référence à la figure 1, le double contact inverseur classique à dispositif à dépassement de point mort se compose d'un porte-contact mobile se présentant sous la forme d'un levier 1 (ou d'une lame) articulé, à l'une de ses extrémités, autour d'un axe 0 et portant, à son autre extrémité, une double pastille de contact 2. Ce levier 1 peut osciller entre deux positions angulaires OX, OZ pour lesquelles la double pastille de contact 2 vient en butée fin de course sur deux éléments de contact fixes respectifs 3, 4. L'actionnement de ce levier 1 s'effectue au moyen d'un ressort 5 dont une extrémité 6 est reliée au levier 1, et dont l'autre extrémité 7 est fixée sur un support en un point 8 grâce à une liaison mécanique 9 éventuellement souple.
- Le déplacement de l'extrémité 7 du ressort peut donc être assuré, soit par un déplacement, par exemple en translation du point de support 8, soit en exerçant sur cette extrémité 7 une force F.
- La disposition relative du ressort 5 et du levier 1 est prévue de manière à ce qu'au cours de la trajectoire de son extrémité 7, dans un sens ou dans l'autre, le ressort 5 devienne colinéaire au levier et que dans chacun desdits sens, on obtienne un passage par point mort au-delà duquel le levier qui se trouvait dans l'une des positions OX ou OZ, basculera jusqu'à occuper l'autre position, en amenant la double pastille 2 en contact avec l'élément de contact fixe correspondant.
- Comme on peut le voir sur la figure 2, la force FR exercée par le ressort 5 sur le levier 1 peut se décomposer en une force FL colinéaire avec le levier 1 et une force Fp perpendiculaire à ce dernier, avec Fp = FR sin a, a étant l'angle formé par le ressort 5 et le levier 1.
- La force de contact Fc exercée au niveau de la double pastille de contact 2 est alors telle que FcL2 = FpLi, L1 étant la distance de l'extrémité 6 du ressort 5 à l'axe de rotation 0 et L2 étant la distance entre la double pastille de contact 2 et l'axe 0. L'expression de cette force de contact Fc est donc la suivante :
- Lorsque sous l'action d'un effort F appliqué sur l'extrémité 7 ou d'un déplacement amenant le point de support 8 de la position représentée à l'emplacement 8', le ressort 5 se trouve aligné avec le levier 1, l'angle a est nul et la force de contact Fc est nulle.
- Cette paraticularité n'est pas gênante lorsque le déplacement de l'extrémité 7 du ressort est rapide. Par contre, dans le cas où ce déplacement dépend d'une grandeur physique à variation lente (thermostat, relais thermiques) il peut y avoir un temps d'arrêt au voisinage du point mort et, en conséquence, un maintien dans le temps d'une situation dans laquelle l'effort de contact est pratiquement nul, ce qui peut être préjudiciable au bon fonctionnement des automatismes associés (mauvais contact par effort quasiment nul ou par vibrations externes).
- La solution faisant l'objet de la présente demande permet d'éviter cet inconvénient.
- Elle utilise un dispositif à dépassement de point mort du type de celui précédemment décrit et fait donc intervenir, dans une disposition similaire, un levier ou basculeur 11 et un ressort 12 dont une extrémité 13 peut être déplacée, soit par l'application d'une force FB sur cette extrémité, soit par déplacement du point de support 14.
- Toutefois, dans ce cas, l'extrémité 11' du levier 11 ne supporte pas d'élément de contact mais coopère avec les organes d'actionnement de deux dispositifs interrupteurs disposés de part et d'autre de cette extrémité. De ce fait, le franchissement de la position de point mort par l'extrémité 13 du ressort 12 entraînera à la suite du basculement du levier 11 une percussion de l'un ou l'autre des organes d'actionnement des dispositifs interrupteurs.
- Dans l'exemple représenté sur la figure 3, les dispositifs interrupteurs comprennent chacun un porte-contact mobile 15, 16 consistant en une lame articulée à l'une de ses extrémités 17, 18 et dont l'autre extrémité est munie d'un élément de contact mobile 19, 20 qui coopère avec un élément de contact fixe 21, 22.
- Cette extrémité comprend en outre une surface de butée 23, 24 qui s'étend dans le passage de l'extrémité 11' du levier 11 et sert ainsi d'organe d'actionnement sur lequel vient percuter le dispositif à passage de point mort pour effectuer la séparation de l'élément de contact mobile 19, 20 et de l'élément de contact fixe 21, 22.
- Par ailleurs, chacun des porte-contacts mobiles 15, 16 est sollicité par un ressort de rappel 25, 26 respectif tendant à appliquer l'élément de contact mobile 19, 20 contre l'élément de contact fixe 21, 22 qui lui correspond. Comme on le verra par la suite, ce ressort 25, 26 dont l'action est antagoniste à celle du ressort 12 lorsque l'extrémité 11' du levier 11 coopère avec la surface de butée 23, 24 de l'élément de contact mobile 15, 16 qui lui est associé, sert à assurer une légère anticipation du passage du point mort.
- Dans cet exemple, le basculement du levier 11 est limité par trois butées, à savoir :
- - une première butée fixe A disposée du côté de l'élément de contact mobile 15, cette butée A est destinée à matérialiser un premier état stable correspondant à la position repos du dispositif ; dans cette position, l'élément de contact mobile 19 est maintenu écarté de l'élément de contact fixe 21 par l'action de l'estrémité 11' du levier 11 sur la surface de butée 23 du porte-contact mobile 15 (le couple exercé sur le levier 11 par le porte-contact mobile 15 étant inférieur à celui produit par le ressort 12) ; par ailleurs, du fait que le porte-contact mobile 16 n'est pas sollicité par le levier 11 l'élément de contact mobile 20 est en appui sur l'élément de contact fixe 22 sous l'effet du ressort 26 ;
- - une deuxième butée A' disposée du côté du porte-contact mobile 16 et qui matérialise le deuxième état stable et réversible qui correspond à l'état déclenché du dispositif. Il s'agit de la position inverse de celle représentée figure 3, et dans laquelle les éléments de contact 20 et 22 sont séparés, tandis que les éléments de contact 19 et 21 sont en appui, le porte-contact mobile 16 étant alors sollicité par le levier 11 dont l'extrémité 11' vient en appui sur la surface de butée 24, la position de cette butée A' est en outre prévue de manière à ce que l'on obtienne un état réversible et instable dans lequel le levier 11 conserve sa position tant qu'une force suffisante FB est exercée sur l'extrémité 13 du ressort 12 ; l'utilisation de cette butée A' correspond dans un relais thermique au mode "réarmement automatique" ;
- - une troisième butée A" située du même côté que la butée A' mais plus écartée de la butée A, de manière à se trouver dans la zone où le dispositif n'est plus réversible, c'est-à-dire dans lequel un déplacement inverse de l'extrémité 13 du ressort 12 n'engendrera pas un nouveau passage du point mort et seule une intervention extérieure permettra de revenir en position de repos ; l'utilisation de cette butée A" correspond dans un relais thermique au mode réarmement manuel.
- Il convient de noter que ces butées peuvent agir aussi bien sur le levier 11, comme c'est le cas des butées A, A', A", que sur les porte-contacts mobiles 15, 16. C'est la raison pour laquelle on a représenté des butées B, B', B" correspondant à ce deuxième cas.
- Compte tenu du fait que les butées A' et A" ne sont pas utilisées simultanément, il est prévu un dispositif permettant la mise en service de l'une ou de l'autre de ces butées.
- Il s'avère que l'action des porte-contacts mobiles 15, 16 et des ressorts correspondants 25, 26 sur le levier 11, modifie légèrement les conditions de fonctionnement du dispositif à passage de point mort précédemment décrit en regard des figures 1 et 2.
- Ainsi, s'il n'y avait pas le ressort 25, le levier 11 quitterait la butée A dès lors que le ressort 12 et le levier seraient alignés.
- Du fait de la présence du ressort 25 qui agit dans le sens du basculement consécutif au passage du point mort, on obtient une légère anticipation. Lors de ce basculement, le porte-contact mobile 15 accompagne le levier 11 pour percuter et pousser le porte-contact mobile 16 jusqu'à ce que l'élément de contact mobile 19 vienne porter sur l'élément de contact fixe 21. A ce moment, l'effort produit sur la surface de butée 24 grâce à l'action du ressort 12 est supérieur à celui produit par le ressort 26, de sorte que le levier 11 poursuit sa course jusqu'à la butée A' ou la butée A".
- Le réarmement manuel ou automatique ne peut s'effectuer que dans la mesure où l'extrémité 13 du ressort 12 est revenue ou revient à sa position d'origine (celle représentée sur la figure 3). Dans le cas d'un relais thermique, ce retour peut être assuré par le recul des bilames en phase de refroidissement.
- Le réarmement manuel peut, quant à lui, s'effectuer par un déplacement de la butée A" (ou B") jusqu'à ce qu'elle occupe la position de la butée A' (ou B').
- S'il n'y avait pas le ressort 26, le réarmement automatique s'effectuerait dès le passage du ressort 12 dans l'axe du levier 11.
- L'avantage du dispositif précédemment décrit consiste en ce qu'il supprime le risque d'avoir une pression de contact nulle des éléments de contact mobiles et fixes tant au déclenchement qu'au réarmement. Ceci permet d'avoir une meilleure fiabilité de la commande d'organes subordonnés et par là, d'éviter les perturbations connues (microcoupures, battements) rencontrées avec certains dispositifs classiques à dépassement de point mort.
- Il s'avère que ce dispositif convient particulièrement pour servir d'élément de déclenchement/signalisation d'un relais thermique.
- Dans ce cas, la déformation des bilames du relais donne un effort FB appliqué à l'extrémité du ressort.
-
- Par ailleurs, la force exercée par les bilames sur l'extrémité 13 du ressort, le point de support 14 restant fixe, provoque un déplacement conduisant à la configuration représentée figure 4, dans laquelle le ressort 12 fait un angle par rapport à la droite passant par le point de support 14 et par son extrémité 12'.
- La force fournie par les bilames est égale à FB = FR sin et, du fait que les angles a et sont supposés petits, on peut admettre que la force FR est sensiblement égale à la force initiale FRO (c'est-à-dire qu'en raison de l'allongement négligeable du ressort 12, la force exercée axialement par ce ressort est sensiblement constante et égale à la force initiale FRO), et que le diagramme effort/course de FBest linéaire.
- Or, la force Fc fournie à l'extrémité 11' du levier 11 dépend uniquement de la force FR supposée constante et de l'angle a supposé petit. On peut donc admettre que le diagramme effort/course à l'extrémité 11' du levier 11 est linéaire pendant le basculement.
-
- 13 est la distance comprise entre le point d'accrochage 25' du ressort 25 sur le porte-contact mobile 15 et l'axe de rotation 17,
- 14 est la distance comprise entre la surface de butée 23 et l'axe 17,
- y est l'angle formé par le ressort 25 et le porte-contact mobile 15 (ou d'une façon plus générale la droite reliant la surface de butée 23 à l'axe 17), et
- Fi est la force axiale exercée par le ressort 25.
-
- Les angles y et 8 étant supposés petits, on peut admettre que pour les deux porte-contacts mobiles 15, 16, les diagrammes effort/course sont linéaires.
- Compte tenu du fait que les deux porte-contacts mobiles de l'ensemble inverseur sont actionnés par les déformations des bilames du relais causées par un échauffement ou un refroidissement, il est préférable que les diagrammes effort/course de ces porte-contacts mobiles soient symétriques.
- La force FF fournie au repos par le porte-contact mobile 15 est antagoniste de celle Fc du levier 11. L'action des bilames sur l'extrémité 13 va, en déformant le ressort 12, réduire l'angle a et la force Fc. Pour avoir un fonctionne ment franc, il faut que dès que Fc devient légèrement inférieur à FF, le levier 11 puisse basculer franchement jusqu'à son deuxième état stable. Il faut donc qu'au passage, il puisse fournir sur la surface de butée 24 un effort supérieur à celui de l'effort résistant fourni par le ressort 26 du porte-contact mobile 16 pour provoquer l'ouverture des éléments de contact 20, 22.
- Par sécurité, il faut que ce passage puisse se faire franchement hors énergie cinétique, c'est-à-dire que statiquement, l'effort moteur produit par le levier 11 et le porte-contact mobile 15 soit supérieur à l'effort résistant exercé par la surface de butée 24.
- A cet effet, il faut que la pente de l'effort moteur Fc soit bien supérieure à celles des efforts résistants exercés par les porte-contacts mobiles.
- Cette particularité est illustrée par les diagrammes des figures 6 (déclenchement) et 7 (réarmement) sur chacun desquels est portée en abscisse une échelle de courses et en ordonnée, une échelle de forces. Ces deux échelles sont en unités arbitraires. Ces diagrammes sont représentatifs des efforts et des courses au niveau des surfaces de butée 23 et 24. Pour une question de symétrie, la course totale a été divisée en trois parties sensiblement égales.
- Comme on peut le voir sur ces figures, en position de repos, l'effort Fc en extrémité du levier 11, se trouve en un point FCR de l'échelle négative des efforts. La surface de butée 23 du porte-contact mobile 15 appuie sur l'extrémité du levier 11 avec une force égale à FF de la forme FF = cx + b. Au repos, correspondant à l'abscisse 0, on a FF = b.
- Le point d'abscisse 1 correspond à l'attaque de la surface de butée 24 du porte-contact mobile 16 par l'extrémité 11' du levier 11.
- Le point d'abscisse 2 correspond à la fermeture du dispositif interrupteur comprenant les contacts 19 et 21.
- Le point d'abscisse 3 correspond à l'état déclenché.
- En fonctionnement normal du relais thermique, le levier 11 est en position de repos et le ressort 12 génère à son extrémité une force FCR qui a été située à une valeur arbitraire sur les ordonnées négatives inférieure à l'ordonnée de Fc pour l'abcisse 0 après réarmement. En cas de surcharge provoquant le chauffage des bilames, cette force diminue, ou plutôt devient moins négative. Lorsqu'elle atteint la valeur -b, elle équilibre juste la force de repos exercée par le porte-contact 16. Dès qu'elle arrive au voisinage de la valeur -b, (-b + ε), le levier 11 change d'état et la force engendrée au niveau de son extrémité est, entre les points d'abscisse 0 et 3, de la forme Fc = ax - b. La courbe en dents de scie OABCDE représente la résultante (somme algébrique) des efforts en jeu au niveau des surfaces de butée 23, 24.
- Le porte-contact mobile 16 qui présente une caractéristique symétrique de celle du porte-contact mobile 15, donc de même pente C est représenté par une droite de la forme Fo = Cx - d.
- Le réarmement automatique du dispositif s'effectue grâce à un processus inverse qui se trouve illustré sur la figure 7.
- Lors du déclenchement, la force à l'extrémité 11' du levier 11 avait atteint la valeur FCT. Après déclenchement, les bilames du relais se refroidissent, ce qui se traduit par une diminution de l'effort appliqué à l'extrémité 13 du ressort 12 et, par conséquent, par une diminution de la force FCT. Lorsque cette force atteint la valeur b, elle équilibre la force générée au niveau de la surface de butée 24 par le ressort 26. Pour une valeur de FC légèrement inférieure à b, le levier bascule et retourne à la position représentée sur la figure 3. Il s'agit d'un fonctionnement symétrique du précédent, symétrie que l'on retrouve par conséquent sur le diagramme de la figure 7.
- Les conditions de fonctionnement du dispositif précédemment décrit sont alors les suivantes, étant entendu que pour plus de sécurité, il n'a pas été tenu compte de l'énergie cinétique des pièces en mouvement.
- Condition 1 : Au point d'abcisse 0 la force FF doit être positive d'où b > 0.
- Condition 2 : Au point d'abscisse 1, le levier 11 doit être moteur, ce qui signifie que la force Fc qui est de la forme Fc = ax = b doit être positive, soit Fc = a - b > 0 ou a > b.
- Condition 3 : Au point d'abscisse 1, la partie inférieure de la résultante en dents de scie doit être supérieure ou égale à zéro, soit
F F + Fe + FO ≧ 0, ce qui se traduit par l'équataion cx + b + ax - b + cx - d = BI ≧ 0, et pour = 1, par la condition a + 2c - d = BI ≧ 0. - Condition 4 : Au point d'abscisse 2. la partie inférieure de la résultante en dents de scie doit être supérieure ou égale à zéro, soit
F C +F O ≧ 0, ce qui se traduit par l'équation ax - b + cx - d = DH ≧ 0, et pour x = 2 par la condition 2a - b + 2c - d = DH > 0. - Condition 5 : On part de l'hypothèse que les porte-contacts mobiles 15, 16 ont les mêmes caractéristiques, c'est-à-dire que dans des situations semblables, les efforts sont les mêmes et, en particulier, que :
- HG =
IJ ou HG =IJ ou FF (2) = -Fo(1) - On obtient donc les relations suivantes :
- 2c + b = -c + d soit 3c + b - d = 0
-
- Il est à noter que l'égalité BI = DH, pour a = b doit être écartée du fait qu'elle est contraire à la condition 1 a > b.
- Condition 6 : De la relation a - b - c ≧ 0, on déduit la pente c des caractéristiques des porte-contacts mobiles 15 et 16 : c a - b.
- Pour une bonne fiabilité de fonctionnement, il est souhaitable d'avoir le plus grand effort aux contacts, soit le plus grand effort aux extrémités des porte-contacts mobiles 15 et 16, pour assurer notamment une bonne tenue aux chocs.
- La force FF pour l'abscisse 2 est égale à FF = cx + b = 2c + b.
- b étant positif, on aura FF maximum pour c maximum positif, soit, selon la condition 6 : c = a - b.
- On a donc FF = 2(a - b) + b = 2a - b.
- Les variations mutuelles des paramètres a, b, c, FF sont données dans le diagramme de la figure 8.
- De cette figure, on peut en déduire que le levier 11 sera franchement moteur si sa pente a est bien supérieure à la pente c du porte-contact mobile F.
-
- L'invention propose une solution permettant de réaliser un porte-contact mobile présentant une pente c quasiment nulle.
- Tel que représenté sur la figure 9, ce porte-contact mobile se compose d'une lame de contact 30 montée pivotante à l'une de ses extrémités au moyen d'une articulation Y et mobile entre deux positions angulaires YS, YS'. Cette lame 30 est sollicitée par un ressort 31 dont le point d'attache fixe 32 est situé sur une droite D passant par l'articulation Y et perpendiculaire à la lame 30, lorsque celle-ci occupe une position médiane entre les deux positions YS, YS'.
- Dans ce cas, compte tenu de la faible variation angulaire de la lame 30, la longueur du ressort 31 reste sensiblement constante et le bras de levier également. De même, les efforts transversaux FG, F'G exercés à l'extrémité de la lame 30 pour les deux positions angulaires YS, YS' sont sensiblement égaux. L'avantage de ce type de porte-contact mobile consiste en ce qu'il permet d'éviter d'avoir à effectuer, lors de la fabrication, tout réglage d'effort en fonction de la course.
Claims (10)
caractérisé en ce que ledit actionneur consiste en un levier (11) monté rotatif autour d'un premier axe fixe (O) de manière à pouvoir basculer entre deux butées (A, A') définissant deux portions angulaires, et comprenant au moins une partie (11') apte à coopérer avec lesdits organes d'actionnement (23, 24), ce levier étant soumis à l'action d'un ressort dont une première extrémité (12') est fixée au levier (11) en un emplacement distant dudit axe fixe (O) et dont une portion située à distance de ladite extrémité (12') est mobile sous l'action dudit organe de commande, l'ensemble comprenant ledit levier et ledit ressort constituant ledit dispositif bistable.
caractérisé en ce que la susdite portion du ressort consiste en la deuxième extrémité de ce ressort.
caractérisé en ce que les susdits organes d'actionnement sont sollicités par des moyens élastiques (25, 26), de manière à exercer un effort antagoniste mais de valeur inférieure à celui produit par l'actionneur (11).
caractérisé en ce que les deux interrupteurs (15, 19, 21 - 16, 20, 22) sont de type normalement fermé de manière à réaliser, grâce au dispositif à dépassement de point mort, un ensemble inverseur.
caractérisé en ce que les susdites positions sont agencées de manière à permettre un fonctionnement inverse du dispositif bistable à dépassement de point mort (11, 12, 13, 14), de sorte qu'à la suite d'un déplacement de l'organe de commande (13) ayant provoqué le basculement de l'actionneur (11) de la première position à la seconde, un déplacement en sens inverse de l'organe de commande (13) provoque après franchissement d'un point mort, le retour de l'actionneur à la première position.
caractérisé en ce que le susdit actionneur peut prendre une troisième position (A") à partir de laquelle il ne peut plus revenir à l'une des deux susdites positions par un simple déplacement de l'organe de commande (13).
caractérisé en ce que lesdits dispositifs interrupteurs comprennent chacun au moins un élément de contact fixe (21, 22) et au moins un élément de contact mobile (19, 20) coopérant avec l'élément de contact fixe (21, 22) et porté par un porte-contact mobile (15, 16) articulé autour d'un deuxième axe (17, 18) parallèle au premier, et sollicité par un ressort (25, 26), ce porte-contact mobile (15, 16) comportant une surface de butée (23, 24) apte à coopérer avec ledit actionneur.
caractérisé en ce que la pente de l'effort exercé par l'actionneur (11) sur chacun des porte-contacts mobiles (15, 16) est très supérieure à la pente des efforts résistants exercés par lesdits porte-contacts mobiles (15, 16) sur l'actionneur (11).
caractérisé en ce que l'un au moins des porte-contacts mobiles (15, 16) est agencé de manière à exercer sur l'actionneur (11) un effort résistant présentant une pente nulle.
caractérisé en ce que le susdit porte-contact mobile comprend une lame de contact (30) montée pivotante, à l'une de ses extrémités, au moyen d'une articulation (Y) et mobile entre deux positions angulaires (YS, YS'), cette lame (30) étant sollicitée par un ressort (31) dont le point d'attache fixe (32) est situé sur une droite (D) passant par l'articulation (Y) et perpendiculaire à la lame (30) lorsque celle-ci occupe une position médiane entre les deux positions (YS, YS').
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