EP0891627B1 - Dispositif modulaire de commutation electrique - Google Patents

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EP0891627B1
EP0891627B1 EP98905472A EP98905472A EP0891627B1 EP 0891627 B1 EP0891627 B1 EP 0891627B1 EP 98905472 A EP98905472 A EP 98905472A EP 98905472 A EP98905472 A EP 98905472A EP 0891627 B1 EP0891627 B1 EP 0891627B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
contact
switching device
switch
switches
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP98905472A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0891627A1 (fr
Inventor
Sylvain Rochon
Gérard BOURRIAUX
Laurent Bouvier
Eric Pinero
Claude Grelier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric Industries SAS
ITT Inc
Original Assignee
Deutsche ITT Industries GmbH
Schneider Electric Industries SAS
ITT Industries Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche ITT Industries GmbH, Schneider Electric Industries SAS, ITT Industries Inc filed Critical Deutsche ITT Industries GmbH
Publication of EP0891627A1 publication Critical patent/EP0891627A1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H19/00Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
    • H01H19/54Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand the operating part having at least five or an unspecified number of operative positions
    • H01H19/56Angularly-movable actuating part carrying contacts, e.g. drum switch

Definitions

  • the invention relates to a modular device for electrical switching.
  • Such a modular device can be used for transmit an electrical current simultaneously to several devices by acting on a single organ.
  • the current can convey logical information to a control device or it can be a power current intended to supply a electrical device whose start-up depends on other devices connected to the switching device.
  • a such a device can be used for the realization of the supply of a series of motors, for the realization of a circuit breaker, or for the creation of a connection between a switchgear and a sound monitoring device operation.
  • the object of the invention is to propose a device modular electrical switching which it is possible to vary the number of switches in a simple manner. These switches must therefore be able to be juxtaposed with simple way and their mechanical connection to the single organ of order must be reliable and present guarantees as to good indexing of the rotor of the switch with respect to the state of the circuit breaker.
  • each switch must ensure a good electrical connection in each of the two rotor contact positions and should also prevent electric arcs of too long duration do not appear during of each switch, under penalty of damaging the service life of the switch.
  • the invention provides a modular device of the type described previously, characterized in that the switch housing has an internal face in the shape of a cylinder arc, opposite which the grain moves of contact of the rotor when the latter moves between its two contact positions, and which is provided with orientation ridges substantially parallel to the axis of the rotor.
  • FIG. 1 shows a modular device switchgear 10 having four switches rotary 12 juxtaposed axially along the axis A1 of their rotor.
  • Each of these switches 12, of the type which is shown in Figure 2 has a housing 14 of shape substantially square and relatively thin in axial thickness important.
  • the boxes 14 of the switches 12 are placed side by side to each other by their transverse lateral faces 16. 18 of so that the switching device forms a block compact.
  • Each switch 12 has a connector 20 to three pins 21a, 21b, 21c for its connection to a device electric (not shown).
  • Connector pins 21 extend transversely outward, in thickness of the switch 12.
  • the connector 20 is of a standardized type, for example of type "HE 14" according to the standard UTE-C93-401.
  • the housing 14 of the switch 12 essentially comprises a main body 22 including a transverse bottom wall 24 carries the transverse lateral face 16, and a cover 26 an external face of which forms the transverse lateral face 18 of the housing 14.
  • the rotor 28 of the rotary switch 12 is received in rotation around the axis A1 in the housing 14.
  • the three pins 21a, 21b, 21c of connector 20 each have a chimney 30a, 30b, 30c which is made integrally with the main body 22 of the housing 14 and which is provided with an opening 32 at its end free transverse to allow transverse introduction a corresponding male pin (not shown) of a corresponding connector connected to the recording equipment.
  • the chimneys 30 are also open laterally to allow insertion, in each of them, a female contact terminal 34a, 34b, 34c made of electrically conductive material and intended to be in electrical contact with the male pins of the corresponding connector.
  • transverse tabs 36 of the cover 26 laterally close the chimneys 30.
  • the connector 20 of the switch 12 comprises by elsewhere an elastic tab 38 provided with a lug 40 which allows securing the corresponding connector.
  • Each terminal 34 is connected by a connecting strip 42a, 42b, 42c respectively to a first fixed contact 44a, to a second fixed contact 44b and to a friction track 44c which are arranged in the main body 22 of the housing 14 around a central cylindrical space intended to receive the rotor 28 of switch 12.
  • Terminals 34 can be soldered to the corresponding connecting strip 42 or be made come of materials with the latter.
  • the first and second fixed contacts 44a, 44b are made under the form of a contact key and are arranged substantially at 80 ° from each other around the A1 axis and they extend in a axial plane tangent to the rotor 28, at the periphery thereof.
  • the friction track 44c is produced in the form of a metal blade which extends in an arc of circle in a transverse plane of the switch 12.
  • the friction track 44c extends over an angle at least equal to the angular difference between the two fixed contacts 44a, 44b.
  • the rotor 28 is intended to pivot around its axis between two contact positions in which it is established contact between the friction track 44c linked to the terminal commune 34c and, respectively, the first contact 44a or the second fixed contact 44b linked respectively to terminals 34a, 34b.
  • the rotor 28 is electrically connected uninterruptedly to the friction track 44c throughout its angular travel between its two contact positions.
  • the rotor 28 comprises a rotor body 46 which is made of insulating material, of substantially shaped circular, and which carries a connection piece 48 of material conductor of electricity produced for example by cutting and folding of a metal sheet.
  • connection piece 48 has a central part annular 50 which is received in a groove 52 of shape complementary arranged in a transverse face of the body rotor 46.
  • Two transverse arms 54, 56 extend radially outwards from the annular central part 50 and respectively carry a wiper 58 intended to cooperate with the friction track 44c and a contact grain 60 intended to cooperate with either of the first or the second fixed contact 44a, 44b depending on the position rotor 28.
  • the wiper 58 has three elastic tabs 62, of which, as we can see more particularly in figure 6, two are intended to cooperate with a transverse face of track 44c while the other tab 62 cooperates with the face opposite runway 44c.
  • the wiper 58 makes electrical contact with the runway friction 44c by allowing a certain imprecision as to the relative axial position of the rotor 28 and the track friction 44C.
  • the free ends of the legs 62 of the wiper 58, which bear axially against the friction track 44c, are shaped so as to ensure contact good quality electric.
  • the annular central part 50 of the part connection 48 is received with radial clearance in the groove 52 of the rotor body 46. Furthermore, a compression spring 64, which is guided in a semi-cylindrical housing 66 radial orientation arranged below the transverse arm 56, stresses the grain 60 radially outwards, in contact of the button of the fixed contact 44a, 44b.
  • connection piece 48 includes means which limit its travel relative to to the rotor body 46 at a simple sliding according to the diametrical direction of the two transverse arms 54, 56.
  • the parallelepipedic blocks 72 extend radially, below each of the transverse arms 54, 56, and have two opposite parallel faces with which cooperate with the flaps 70.
  • the housing 66 for guiding the spring 64 is fitted in the parallelepiped block 72 arranged in below the transverse arm 56 which carries the contact grain 60.
  • the contact grain 60 moves in look of an internal cylindrical face 68 of the main body 22 the housing 14 which is provided with axially oriented ridges at least reducing the duration of the arcs electric likely to appear.
  • the principle here illustrated consists in using the possibility of radial clearance of the connection piece 48 relative to the rotor body 40. It is therefore, at the moment when the rotor 28 is moved away from one of its angular contact positions, cause the contact grain 60 to move radially inward so that the contact is cut very quickly electric between the grain 60 and the pad 44a, 44b.
  • the switch 12 first comprises a flange 118 which extends axially in the center of the annular portion 50 of the workpiece connection 48 and which is for example integral with the cover 26 of the housing 14.
  • the fixed flange 118 has two bosses 120 which extend radially outward to form cam fingers intended to cooperate with the internal edge 122 of the annular part 50 of the connection piece 48.
  • the internal edge 122 has two ramp elements 124 which form a cam path in radially inward relief relative to the contour general circular of the internal edge 122.
  • both ramp elements 124 are capable of coming to bear against one of the bosses 120 of the flange 118, under the effect return spring 64.
  • the wall transverse bottom 24 of the main body 22 of the housing 14 comprises, on an internal face, two flanges 94, 96 concentric which delimit an annular groove 98 in which is received a corresponding annular flange 100 of the rotor 28. Furthermore, the link arm 42b which joins the terminal 34b at the second fixed contact 44b extends partly at the bottom of the annular groove 98.

Description

L'invention concerne un dispositif modulaire de commutation électrique.
L'invention concerne plus particulièrement un dispositif modulaire de commutation électrique, selon le préambule de le revendication 1.
Un tel dispositif modulaire peut être utilisé pour transmettre un courant électrique simultanément à plusieurs appareils en agissant sur un seul organe. Le courant peut véhiculer une information logique vers un dispositif de contrôle ou il peut être un courant de puissance destiné à alimenter un appareil électrique dont la mise en marche dépend d'autres appareils reliés au dispositif de commutation. Par exemple, un tel dispositif peut être utilisé pour la réalisation de l'alimentation d'une série de moteurs, pour la réalisation d'un disjoncteur, ou pour la réalisation d'une liaison entre un appareillage et un dispositif de surveillance de son fonctionnement.
Le nombre de commutateurs du dispositif modulaire peut varier en fonction de l'application, si bien qu'il est nécessaire de concevoir des commutateurs pouvant être juxtaposés en nombre suffisant.
L'invention a pour but de proposer un dispositif modulaire de commutation électrique dont il est possible de faire varier de manière simple le nombre de commutateurs. Ces commutateurs doivent donc pouvoir être juxtaposés de manière simple et leur liaison mécanique à l'organe unique de commande doit être fiable et présenter des garanties quant à une bonne indexation du rotor du commutateur par rapport à l'état du disjoncteur.
Par ailleurs, il est souhaitable que le couple nécessaire à la commutation de chaque commutateur soit suffisamment réduit pour que l'effort de commutation qu'il est nécessaire d'appliquer sur l'organe unique de commande ne soit pas trop important.
Par ailleurs, la conception de chaque commutateur doit assurer une bonne liaison électrique dans chacune des deux positions de contact du rotor et doit aussi éviter que n'apparaissent des arcs électriques de trop grande durée lors de chaque commutation, sous peine de nuire à la durée de vie du commutateur.
Enfin, la réalisation et l'assemblage d'un tel dispositif modulaire de commutation doivent être le plus simple et le moins onéreux possible.
Afin de satisfaire à l'ensemble de ces problèmes, l'invention propose un dispositif modulaire du type décrit précédemment, caractérisé en ce que le boítier du commutateur comporte une face interne en arc de cylindre, en regard de laquelle se déplace le grain de contact du rotor lorsque celui-ci se déplace entre ses deux positions de contact, et qui est munie de stries d'orientation sensiblement parallèle à l'axe du rotor.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention la borne commune de chaque commutateur est reliée à une piste de frottement avec laquelle coopère le rotor du commutateur, en ce que la piste de frottement s'étend sur un arc de cercle au moins égal à la course angulaire du rotor entre ses deux positions de contact, et en ce que le rotor coopère de manière ininterrompue avec la piste de frottement sur toute sa course angulaire; :
  • la piste de frottement est réalisée sous la forme d'une lame métallique qui s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor, à la périphérie de celui-ci, et le rotor comporte un frotteur qui comporte au moins deux pattes élastiques opposées qui sont en appui chacune selon la direction axiale contre une des faces opposées de piste de frottement ;
  • chacune des première et seconde bornes est reliée à un plot de contact agencé dans un plan tangent au rotor, et le rotor comporte un grain de contact qui est agencé sur un bord périphérique, qui est relié électriquement au frotteur et qui coopère avec l'un ou l'autre des plots de contact lorsque le rotor est dans l'une ou l'autre de ses positions de contact ;
  • le rotor comporte un corps en matériau isolant qui est guidé en rotation dans le boítier et sur lequel est agencée une pièce de connexion conductrice qui porte et relie le frotteur et le grain de contact ;
  • la pièce de connexion est susceptible de coulisser par rapport au rotor selon un rayon du rotor passant par le grain de contact, et la pièce de connexion est sollicitée par des moyens de rappel élastique pour provoquer une saillie du grain de contact radialement vers l'extérieur ;
  • la pièce de connexion comporte une partie centrale annulaire qui est reçue avec un jeu radial dans une gorge annulaire du corps de rotor, et deux bras radiaux qui portent respectivement le frotteur et le grain de contact ;
  • les bras radiaux de la pièce de connexion sont sensiblement diamétralement opposés, et ils comportent des moyens de guidage de la pièce de connexion selon sa direction de coulissement ;
  • lorsque le rotor est écarté angulairement de l'une de ses positions angulaires de contact, la pièce de connexion est déplacée radialement à l'encontre des moyens de rappel élastique par des moyens d'excentration jusqu'à une position radiale de coupure du contact entre le grain de contact et le plot de contact correspondant ;
  • les moyens d'excentration comportent au moins un doigt de came et un profil de came, dont l'un est porté par le boítier et l'autre par la pièce de connexion, et qui coopèrent pour déplacer la pièce de connexion vers sa position de coupure lorsque le rotor est écarté de l'une de ses positions angulaires de contact ;
  • le rotor et le boítier comportent des moyens qui coopèrent pour limiter la course angulaire du rotor ;
  • le rotor de chaque contacteur du dispositif comporte un fût axial qui est muni, à une première extrémité axiale, d'une excroissance d'entraínement, et à une extrémité axiale opposée, d'une empreinte de forme complémentaire, et lorsque deux commutateurs sont juxtaposés, l'excroissance de l'un est engagée axialement dans l'empreinte de l'autre pour lier en rotation les rotors des deux commutateurs ;
  • l'excroissance d'entraínement et l'empreinte du rotor de chaque commutateur comportent des moyens d'indexation angulaire qui assurent une orientation angulaire relative déterminée des rotors de deux commutateurs juxtaposés ;
  • le boítier de chaque commutateur comporte, sur une première face transversale externe, des ergots de positionnement, et, sur une face transversale externe opposée, des orifices de forme complémentaire, de telle sorte que lorsque deux commutateurs sont juxtaposés, les ergots de l'un sont reçus axialement dans les orifices de l'autre pour indexer la position relative des boítiers des deux commutateurs ;
  • le boítier du commutateur comporte un corps principal dans lequel est agencé notamment le rotor, et le corps principal est refermé par un couvercle transversal dont une face externe forme une face transversale externe du boítier ;
  • le dispositif comporte une série de commutateurs rotatifs juxtaposés axialement qui sont serrés les uns contre les autres par des barrettes comportant une branche d'orientation axiale dont les deux extrémités sont recourbées radialement pour être reçues par emboítement élastique dans des encoches aménagées dans les faces latérales externes des commutateurs ;
  • le boítier de l'un au moins des commutateurs comporte une oreille de fixation qui s'étend transversalement et qui est prévue pour être fixée sur un socle par un moyen de fixation.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
  • la figure 1 est une vue en perspective illustrant un dispositif modulaire de commutation électrique comportant quatre commutateurs conformes aux enseignements de l'invention ;
  • la figure 2 est une vue en perspective, selon un autre angle, d'un commutateur du dispositif de la figure 1 ;
  • la figure 3 est une vue en perspective éclatée du commutateur de la figure 2 ;
  • la figure 4 est une vue en perspective éclatée agrandie du rotor et du corps principal du boítier d'un commutateur selon l'invention ;
  • la figure 5 est une vue de dessus d'un commutateur selon l'invention ;
  • la figure 6 est une vue en section selon la ligne 6-6 de la figure 5 du commutateur selon l'invention ; et
  • les figures 7 à 9 sont trois vues schématiques de dessus illustrant partiellement une variante de réalisation de l'invention permettant d'améliorer l'engagement et le dégagement du contact entre le grain de contact et les plots fixes.
On a représenté sur la figure 1 un dispositif modulaire de commutation électrique 10 comportant quatre commutateurs rotatifs 12 juxtaposés axialement selon l'axe A1 de leur rotor.
Chacun de ces commutateurs 12, du type de celui qui est représenté à la figure 2, comporte un boítier 14 de forme sensiblement carrée et d'épaisseur axiale relativement peu importante. Les boítiers 14 des commutateurs 12 sont accolés l'un à l'autre par leurs faces latérales transversales 16. 18 de manière que le dispositif de commutation forme un bloc compact.
Chaque commutateur 12 comporte un connecteur 20 à trois broches 21a, 21b, 21c pour sa liaison à un appareil électrique (non représenté). Les broches 21 du connecteur s'étendent transversalement vers l'extérieur, dans l'épaisseur du commutateur 12. De préférence, le connecteur 20 est d'un type normalisé, par exemple de type "HE 14" selon la norme UTE-C93-401.
Comme on peut le voir plus particulièrement sur la figure 3, le boítier 14 du commutateur 12 comporte essentiellement un corps principal 22 dont une paroi transversale de fond 24 porte la face latérale transversale 16, et un couvercle 26 dont une face externe forme la face latérale transversale 18 du boítier 14.
Le rotor 28 du commutateur rotatif 12 est reçu à rotation autour de l'axe A1 dans le boítier 14.
Les trois broches 21a, 21b, 21c du connecteur 20 comportent chacune une cheminée 30a, 30b, 30c qui est réalisée venue de matière avec le corps principal 22 du boítier 14 et qui est munie d'une ouverture 32 à son extrémité transversale libre pour permettre l'introduction transversale d'une broche mâle correspondante (non représentée) d'un connecteur correspondant relié à l'appareil de contrôle.
Lorsque le couvercle 26 est ôté, les cheminées 30 sont aussi ouvertes latéralement afin de permettre l'introduction, dans chacune d'elles, d'une borne de contact femelle 34a, 34b, 34c réalisée en matériau conducteur de l'électricité et destinée à être en contact électrique avec les broches mâles du connecteur correspondant. Lorsque le couvercle 26 est en place sur le corps principal 22, des languettes transversales 36 du couvercle 26 viennent refermer latéralement les cheminées 30.
Le connecteur 20 du commutateur 12 comporte par ailleurs une patte élastique 38 munie d'un ergot 40 qui permet l'arrimage du connecteur correspondant.
Chaque borne 34 est reliée par une bande de liaison 42a, 42b, 42c respectivement à un premier contact fixe 44a, à un second contact fixe 44b et à une piste de frottement 44c qui sont disposés dans le corps principal 22 du boítier 14 autour d'un espace cylindrique central destiné à recevoir le rotor 28 du commutateur 12. Les bornes 34 peuvent être soudées à la bande de liaison 42 correspondante ou être réalisées venues de matières avec cette dernière.
Comme on peut le voir notamment sur la figure 4, les premier et second contacts fixes 44a, 44b sont réalisés sous la forme d'une touche de contact et sont disposés sensiblement à 80° l'un de l'autre autour de l'axe A1 et ils s'étendent dans un plan axial tangent au rotor 28, à la périphérie de celui-ci.
Au contraire, la piste de frottement 44c est réalisée sous la forme d'une lame métallique qui s'étend selon un arc de cercle dans un plan transversal du commutateur 12. La piste de frottement 44c s'étend sur un angle au moins égal à l'écart angulaire entre les deux contacts fixes 44a, 44b.
En effet, le rotor 28 est destiné à pivoter autour de son axe entre deux positions de contact dans lesquelles il est établi le contact entre la piste de frottement 44c liée à la borne commune 34c et, respectivement, le premier contact 44a ou le second contact fixe 44b liés respectivement aux bornes 34a, 34b.
Conformément aux enseignements de l'invention, le rotor 28 est relié électriquement de manière ininterrompue à la piste de frottement 44c tout au long de sa course angulaire entre ses deux positions de contact.
A cet effet, le rotor 28 comporte un corps de rotor 46 qui est réalisé en matière isolante, de forme sensiblement circulaire, et qui porte une pièce de connexion 48 en matériau conducteur de l'électricité réalisée par exemple par découpe et pliage d'une tôle métallique.
La pièce de connexion 48 comporte une partie centrale annulaire 50 qui est reçue dans une gorge 52 de forme complémentaire agencée dans une face transversale du corps de rotor 46. Deux bras transversaux 54, 56 s'étendent radialement vers l'extérieur depuis la partie centrale annulaire 50 et portent respectivement un frotteur 58 destiné à coopérer avec la piste de frottement 44c et un grain de contact 60 destiné à coopérer avec l'un ou l'autre du premier ou du second contact fixe 44a, 44b en fonction de la position angulaire du rotor 28.
Le frotteur 58 comporte trois pattes élastiques 62 dont, comme on peut le voir plus particulièrement sur la figure 6, deux sont destinées à coopérer avec une face transversale de la piste 44c tandis que l'autre patte 62 coopère avec la face opposée de la piste 44c. Ainsi, en formant une pince, le frotteur 58 établit un contact électrique avec la piste de frottement 44c en autorisant une certaine imprécision quant à la position axiale relative du rotor 28 et de la piste de frottement 44C. Les extrémités libres des pattes 62 du frotteur 58, qui sont en appui axialement contre la piste de frottement 44c, sont conformées de manière à assurer un contact électrique de bonne qualité.
Comme on peut le voir plus particulièrement sur la figure 6, le grain de contact 60 est agencé dans un plan axial tangent au rotor 28 à la périphérie de celui-ci, de manière à arriver en regard des contacts fixes 44a, 44b.
Pour assurer un contact optimal entre le grain de contact 60 et la touche des contacts fixes 44a, 44b, la pièce de connexion 48 est susceptible de coulisser par rapport au corps de rotor 46 selon la direction diamétrale des deux bras transversaux opposés 54, 56.
A cet effet, la partie centrale annulaire 50 de la pièce de connexion 48 est reçue avec jeu radial dans la gorge 52 du corps de rotor 46. Par ailleurs, un ressort de compression 64, qui est guidé dans un logement semi-cylindrique 66 d'orientation radiale agencé en dessous du bras transversal 56, sollicite le grain 60 radialement vers l'extérieur, au contact de la touche du contact fixe 44a, 44b.
Il est à remarquer que le contact de la pièce de connexion 48 avec la piste de frottement 44c est maintenu quelle que soit la position de la pièce de connexion 48 selon la direction diamétrale des deux bras transversaux 54, 56 grâce à la conformation du frotteur 58 qui est en appui contre la piste 44c selon la direction axiale, et non selon la direction radiale. Ainsi, la largeur radiale de la piste 44c détermine la course radiale admissible de la pièce de connexion 48 par rapport au corps de rotor 46.
Cette disposition permet aussi de rattraper les défauts de coaxialité entre le rotor 28 et le boítier 14 du commutateur 12.
Par ailleurs, la pièce de connexion 48 comporte des moyens qui permettent de limiter son débattement par rapport au corps de rotor 46 à un simple coulissement selon la direction diamétrale des deux bras transversaux 54, 56.
A cet effet, ceux-ci sont munis chacun de rabats 70 orientés dans un plan axial parallèle à la direction diamétrale des bras transversaux 54, 56. Chaque paire de rabats 70 d'un bras 54, 56 chevauche un bloc parallélépipédique 72 du corps de rotor 46. Les blocs parallélépipédiques 72 s'étendent radialement, en dessous de chacun des bras transversaux 54, 56, et comportent deux faces parallèles opposées avec lesquelles coopèrent les rabats 70.
Ainsi, le logement 66 de guidage du ressort 64 est aménagé dans le bloc parallélépipédique 72 agencé en dessous du bras transversal 56 qui porte le grain de contact 60.
En variante, on peut réaliser le guidage de la pièce de connexion 48 simplement en prévoyant que des bords longitudinaux d'orientation sensiblement radiale de chacun des bras 54, 56 coopèrent avec des faces parallèles en regard du corps de rotor 46.
Selon un autre aspect de l'invention, on a fortement limité la possibilité d'apparition d'arcs électriques lors de la commutation, c'est-à-dire lorsque le rotor 28 du commutateur 12 passe de l'une à l'autre de ses positions de contact.
En effet, durant toute cette course angulaire, il a été vu que le frotteur 58 restait au contact de la piste de frottement 44c, ce qui empêche la formation de tout arc à ce niveau.
Par ailleurs, lorsque le rotor passe de l'une à l'autre de ses positions de contact, le grain de contact 60 se déplace en regard d'une face cylindrique interne 68 du corps principal 22 du boítier 14 qui est munie de stries d'orientation axiale permettant tout au moins de réduire la durée des arcs électriques susceptibles d'apparaítre.
On a illustré sur les figures 7 à 9, de manière schématique, une variante de réalisation de l'invention qui permet d'améliorer encore la commutation, et qui permet notamment de contrôler l'apparition d'arcs électriques au moment de l'engagement ou du dégagement du contact entre le grain de contact 60 et l'un des deux plots 44a, 44b.
Le principe ici illustré consiste à utiliser la possibilité de débattement radial de la pièce de connexion 48 par rapport au corps de rotor 40. Il s'agit donc, au moment où le rotor 28 est écarté de l'une de ses positions angulaires de contact, de provoquer un déplacement du grain de contact 60 radialement vers l'intérieur de manière à couper très rapidement le contact électrique entre le grain 60 et le plot 44a, 44b.
De cette manière, lorsqu'au contraire le rotor 28 est amené vers l'une de ses positions angulaires de contact, le grain de contact 60 n'est radialement en mesure de venir au contact du plot correspondant que lorsqu'il est presque parfaitement aligné angulairement avec le plot 44 correspondant.
Pour ce faire, le commutateur 12 selon l'invention comporte tout d'abord une collerette 118 qui s'étend axialement au centre de la portion annulaire 50 de la pièce de connexion 48 et qui est par exemple solidaire du couvercle 26 du boítier 14. La collerette fixe 118 comporte deux bossages 120 qui s'étendent radialement vers l'extérieur pour former des doigts de came destinés à coopérer avec le bord interne 122 de la partie annulaire 50 de la pièce de connexion 48.
Le bord interne 122 présente lui au contraire deux éléments de rampe 124 qui forment un chemin de came en relief radialement vers l'intérieur par rapport au contour circulaire général du bord interne 122. Lorsque le rotor 28 est amené de l'une à l'autre de ses positions de contact, les deux éléments de rampe 124 sont susceptibles de venir en appui contre l'un des bossages 120 de la collerette 118, sous l'effet du ressort de rappel 64.
Comme on peut le voir sur la figure 7, lorsque le rotor 28 est en position de contact, aucun des chemins de came 124 du bord interne 122 de la pièce de connexion 48 n'est en contact avec aucun des deux bossages 120 de sorte que le ressort de rappel 64 peut solliciter la pièce de connexion 48 radialement jusqu'à ce que le grain 60 soit en contact parfait avec le plot 44a, 44b correspondant à la position du rotor 28.
Au contraire, dès que le rotor 28 est écarté de cette position de contact, on peut voir à la figure 8 que l'un des bossages 120 et un des éléments de rampe 124 du bord 122 coopèrent pour que le grain de contact 60, qui est porté par la pièce de connexion 48, soit déplacé radialement vers l'intérieur de manière à interrompre très rapidement le contact entre le grain 60 et le plot 44 avant même que ceux-ci ne soient complètement désalignés l'un de l'autre.
Dans l'exemple de réalisation illustré, on peut voir à la figure 9 que lorsque le rotor 28 est dans une position intermédiaire entre ses deux positions de contact, aucun des deux éléments de rampe 124 n'est en contact avec aucun des bossages 120.
En sens inverse, lorsque le rotor 28 est amené vers l'une de ses positions de contact à partir de cette position intermédiaire, la pièce de connexion 48 est d'abord retirée progressivement radialement vers l'intérieur par le contact de l'un des bossages 120 de la collerette fixe 118 avec l'un des éléments de rampe 124 du bord 122, pour n'être relâchée qu'au dernier moment lorsque le grain de contact 60 est presque parfaitement aligné avec le plot de contact 44. On améliore ainsi la commutation en limitant l'apparition d'arc électrique nuisible.
Ainsi, le commutateur 12 selon l'invention présente une très grande fiabilité dans le temps vis-à-vis des dégradations dues aux arcs électriques, ces derniers étant généralement une source majeure de dysfonctionnement des commutateurs.
Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu des moyens perfectionnés qui permettent de lier en rotation les rotors 28 de deux commutateurs 12 juxtaposés dans le dispositif modulaire 10.
A cet effet, le rotor 28 comporte un fût central 74 qui comporte, à une première extrémité axiale, un carré d'entraínement 76 et, à son extrémité axiale opposée, une empreinte 78 de forme complémentaire de celle du carré 76.
L'extrémité axiale du fût 74 qui porte le carré d'entraínement 76 dépasse en dehors du boítier 14 au travers d'un perçage circulaire 80 aménagé dans la paroi transversale de fond 24 du corps principal 22 du boítier 14. Par ailleurs, l'empreinte 78 est accessible au travers d'un deuxième perçage circulaire 82 aménagé dans le couvercle 26.
De la sorte, lorsque deux commutateurs 12 sont juxtaposés axialement de telle sorte que la face transversale externe 16 du corps principal 22 du boítier 14 de l'un est au contact de la face transversale externe 18 du couvercle 26 de l'autre, le carré d'entraínement 76 du premier est engagé dans l'empreinte 78 du second pour assurer la liaison en rotation de leurs deux rotors 28.
Par ailleurs, l'empreinte 78 est munie d'un doigt d'indexation axial 84 qui est destiné à être reçu dans un dégagement complémentaire 86 aménagé sur le carré d'entraínement 76 du commutateur 12 juxtaposé. Ainsi, on s'assure que les rotors 28 de deux commutateurs 12 juxtaposés occupent bien la même position angulaire par rapport à leur boítier respectif.
Pour limiter les jeux angulaires entre deux rotors ainsi accouplés, on peut prévoir de munir le carré d'entraínement 76 d'une série d'excroissances (non représentées) agencées sur des faces latérales axiales du carré d'entraínement 76, au voisinage de ses quatre angles. Ces excroissances, qui s'étendent axialement, nécessitent que le carré 76 soit engagé légèrement en force dans l'empreinte 78.
Comme on peut le voir sur la figure 1, lorsque plusieurs commutateurs 12 sont juxtaposés axialement pour former un dispositif de commutation 10, seul est apparent le carré d'entraínement 76 de l'un des commutateurs 12 agencé à une extrémité axiale du dispositif 10. Ce carré d'entraínement 76 est alors susceptible d'être accouplé à un organe de commande (non représenté). Ainsi, l'ensemble des rotors 28 des. commutateurs 12 du dispositif 10 sont solidaires l'un de l'autre et commandés mécaniquement par le commutateur principal.
Selon un autre aspect de l'invention, on s'assure que les boítiers 14 des deux commutateurs 12 juxtaposés sont positionnés en correspondance l'un avec l'autre grâce à deux ergots de positionnement 88 qui s'étendent axialement depuis la face transversale externe 18 du couvercle 26 pour être reçus dans des orifices 90 de forme complémentaire agencés dans la face transversale externe 16 du corps principal 22 du boítier 14. De plus, l'extrémité du fût 74 du rotor 28 qui porte le carré d'entraínement 76 comporte une portion de surface cylindrique 92 d'axe A1 qui est reçue dans l'orifice circulaire 82 du couvercle 26 au travers duquel l'empreinte 78 est accessible, ce qui participe au positionnement.
Comme on peut le voir sur les figures 4 et 6, la paroi transversale de fond 24 du corps principal 22 du boítier 14 comporte, sur une face interne, deux collerettes 94, 96 concentriques qui délimitent une gorge annulaire 98 dans laquelle est reçue une collerette annulaire 100 correspondante du rotor 28. Par ailleurs, le bras de liaison 42b qui réunit la borne 34b au second contact fixe 44b s'étend en partie au fond de la gorge annulaire 98.
Pour limiter la course angulaire du rotor 28, ce dernier comporte un butoir 102 qui est agencé au-dessus du grain de contact 60 et qui s'étend radialement vers l'extérieur par rapport au corps de rotor 46 de manière à venir en butée contre des faces de butée 104, 106 aménagées sous la forme de décrochements radiaux dans la face cylindrique interne 68 du corps principal 22 du boítier 14.
Comme on peut le voir plus particulièrement sur la figure 3, il est prévu que les quatre commutateurs 12 formant le dispositif modulaire 10, sont maintenus axialement serrés l'un contre l'autre par une série de trois barrettes 108 qui comportent une branche principale d'orientation axiale 110 dont les deux extrémités 111 sont recourbées radialement pour être reçues dans des encoches 112, 114 aménagées respectivement dans le corps principal 22 du boítier 14 et dans le couvercle 26, respectivement, des deux commutateurs d'extrémité du dispositif.
De plus, le corps principal 22 du boítier 14 comporte une oreille de fixation 116 qui s'étend transversalement depuis une face latérale d'orientation axiale et qui est pourvue d'un passage, par exemple pour une vis de fixation du dispositif de commutation 10 sur un socle. Éventuellement, certains commutateurs 12 du dispositif 10 peuvent être dépourvu d'oreille de fixation.
Da manière avantageuse, il est possible d'accoler axialement plusieurs dispositifs de commutation 10 pour former un ensemble de commutation à 8, 12 ou plus commutateurs 12. Deux commutateurs 12 d'extrémité de deux dispositifs 12 accolés sont alors juxtaposés comme cela à été vu précédemment pour deux commutateurs juxtaposés dans un même dispositif 10.
Ainsi, on réalise, d'une part, un parfait positionnement relatif des dispositifs 10 grâce aux ergots 88, et d'autre part, un entraínement simultané des rotors 28 des dispositifs 10 accolés.

Claims (17)

  1. Dispositif modulaire de commutation électrique, du type comportant une série de commutateurs rotatifs (12) juxtaposés axialement, du type dans lequel chaque commutateur (12) comporte un rotor (28) qui est monté à rotation autour de son axe (A1) dans un boítier (14) du commutateur (12), et qui est susceptible d'occuper deux positions angulaires de contact dans lesquelles il relie électriquement une borne commune fixe (34c) du commutateur (12) respectivement avec une première (34a, 44a) ou une seconde (34b, 44b) borne de contact fixe du commutateur (12), et du type dans lequel il est prévu des moyens pour que les rotors (28) de chaque commutateur (12) soient entraínés simultanément en rotation, à l'aide d'un organe de commande unique, vers l'une ou l'autre de leurs deux positions de contact dans lesquelles, dans chaque commutateur (12), un grain de contact (60) porté par le rotor (28) coopère avec l'un ou l'autre de deux plots de contacts (44a, 44b) dont chacun est relié électriquement à l'une des bornes de contact fixe (34a, 34b),
       caractérisé en ce que, lorsque le rotor (28) se déplace entre ses deux positions de contact, le grain de contact (60) se déplace en regard d'une face interne (68) en arc de cylindre du boítier (14) du commutateur (12), et en ce que la face interne (68) est munie de stries d'orientation sensiblement parallèles à l'axe (A1) du rotor (28).
  2. Dispositif de commutation selon la revendication 1,
    caractérisé en ce que les plots de contact (44a, 44b) sont agencés dans un plan tangent au rotor (28), et en ce que le grain de contact (60) est agencé sur un bord périphérique du rotor (28).
  3. Dispositif de commutation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la borne commune (34c) de chaque commutateur (12) est reliée à une piste de frottement (44c) avec laquelle coopère le rotor (28) du commutateur (12), en ce que la piste de frottement (44c) s'étend sur un arc de cercle au moins égal à la course angulaire du rotor (28) entre ses deux positions de contact, et en ce que le rotor (28) coopère de manière ininterrompue avec la piste de frottement (44c) sur toute sa course angulaire.
  4. Dispositif de commutation selon la revendication 3,
    caractérisé en ce que la piste de frottement (44c) est réalisée sous la forme d'une lame métallique qui s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation (A1) du rotor (28). à la périphérie de celui-ci, et en ce que le rotor (28) comporte un frotteur (58) qui comporte au moins deux pattes élastiques (62) opposées qui sont en appui chacune selon la direction axiale contre une des faces opposées de la piste de frottement (44c).
  5. Dispositif de commutation selon la revendication 4,
    caractérisé en ce que le rotor (28) comporte un corps en matériau isolant (46) qui est guidé en rotation dans le boítier (14) et sur lequel est agencée une pièce de connexion conductrice (48) qui porte et relie le frotteur (58) et le grain de contact (60).
  6. Dispositif de commutation selon la revendication 5,
    caractérisé en ce que la pièce de connexion (48) est susceptible de coulisser par rapport au rotor (28) selon un rayon du rotor (28) passant par le grain de contact (60), et en ce que la pièce de connexion (48) est sollicitée par des moyens de rappel élastique (64) pour provoquer une saillie du grain de contact (60) radialement vers l'extérieur.
  7. Dispositif de commutation selon la revendication 6,
    caractérisé en ce que la pièce de connexion (48) comporte une partie centrale annulaire (50) qui est reçue avec un jeu radial dans une gorge annulaire (52) du corps de rotor (46), et deux bras radiaux (54, 56) qui portent respectivement le frotteur (58) et le grain de contact (60).
  8. Dispositif de commutation selon la revendication 7,
    caractérisé en ce que les bras radiaux (54, 56) de la pièce de connexion (48) sont sensiblement diamétralement opposés, et en ce qu'ils comportent des moyens de guidage (70) de la pièce de connexion (48) selon sa direction de coulissement.
  9. Dispositif de commutation selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que, lorsque le rotor (28) est écarté angulairement de l'une de ses positions angulaires de contact, la pièce de connexion (48) est déplacée radialement à l'encontre des moyens de rappel élastique (64) par des moyens d'excentration (120, 124) jusqu'à une position radiale de coupure du contact entre le grain de contact (60) et le plot de contact (44a, 44b) correspondant.
  10. Dispositif de commutation selon la revendication 9,
    caractérisé en ce que les moyens d'excentration comportent au moins un doigt de came (120) et un profil de came (124), dont l'un est porté par le boítier (14) et l'autre par la pièce de connexion (48), et qui coopèrent pour déplacer la pièce de connexion (48) vers sa position de coupure lorsque le rotor (28) est écarté de l'une de ses positions angulaires de contact.
  11. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rotor (28) et le boítier (14) comportent des moyens (102, 104, 106) qui coopèrent pour limiter la course angulaire du rotor (28).
  12. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rotor (28) de chaque contacteur (12) du dispositif (10) comporte un fût axial (74) qui est muni, à une première extrémité axiale, d'une excroissance d'entraínement (76), et à une extrémité axiale opposée, d'une empreinte (78) de forme complémentaire, et en ce que lorsque deux commutateurs (12) sont juxtaposés, l'excroissance (76) de l'un est engagée axialement dans l'empreinte (78) de l'autre pour lier en rotation les rotors (28) des deux commutateurs (12).
  13. Dispositif de commutation selon la revendication 11,
    caractérisé en ce que l'excroissance d'entraínement (76) et l'empreinte (78) du rotor (28) de chaque commutateur (12) comportent des moyens d'indexation angulaire (84, 86) qui assurent une orientation angulaire relative déterminée des rotors (28) de deux commutateurs (12) juxtaposés.
  14. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boítier (14) de chaque commutateur (12) comporte, sur une première face transversale externe (18), des ergots de positionnement (88), et, sur une face transversale externe opposée (16), des orifices (90) de forme complémentaire, de telle sorte que lorsque deux commutateurs (12) sont juxtaposés, les ergots (88) de l'un sont reçus axialement dans les orifices (90) de l'autre pour indexer la position relative des boítiers (14) des deux commutateurs (12).
  15. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boítier (14) du commutateur (12) comporte un corps principal (22) dans lequel est agencé notamment le rotor (28), et en ce que le corps principal (22) est refermé par un couvercle transversal (26) dont une face externe forme une face transversale externe (18) du boítier (14).
  16. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (10) comporte une série de commutateurs rotatifs (12) juxtaposés axialement qui sont serrés les uns contre les autres par des barrettes (108) comportant une branche (110) d'orientation axiale dont les deux extrémités (111) sont recourbées radialement pour être reçues par emboítement élastique dans des encoches (112, 114) aménagées dans les faces latérales externes (16, 18) des commutateurs (12).
  17. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boítier (14) de l'un au moins des commutateurs (12) comporte une oreille de fixation (116) qui s'étend transversalement et qui est prévue pour être fixée sur un socle par un moyen de fixation.
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