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Commutateur à barres transversales pour installations de téléphonie automatique.
L'invention concerne des installations de téléphonie automatique et en particulier, un commutateur dit à barres trans- versales c'est-à-die un commutateur multiple constitué par un ensemble d'éléments rangés en groupes et dont chacun comporte un organe de contact fixe et un organe de contact mobile, ces orga- nes étant disposés de manière régulière aux points d'intersection de deux séries de droites parallèles situées dans le même plan.
Les directions de ces droites parallèles seront désignées par X et Y.
En général, le nombre d'éléments que comporte une ran- gée est plus grand que le nombre d'éléments d'une rangée de l'autre direction. Le rapport dépend de l'intensité du trafic.
Dans la suite du mémoire, on admettra toujours que le nombre de
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commutateurs élémentaires que comporte une rangée de direction Y est m, et que le nombre de commutateurs élémentaires dans la direction X est n, n étant égal ou plus grand que m. Les m con- tacts fixes de chaque rangée de direction Y peuvent être inter- connectés et être reliés à un fil d'alimentation. Dans ce cas, les n contacts mobiles de chaque rangée de direction Y sont aussi interconnectés et sont reliés à un autre fil d'alimentation.
L'inverse peut aussi se produire c'est-à-dire que m contacts mobiles de chaque rangée de direction Y et n contacts fixes de chaque rangée de direction X sont interconnectés. Dans les deux cas, on obtient deux faisceaux de fils de connexion dont l'un, celui des lignes entrantes, comporte un plus grand nombre de fils que l'autre, celui des lignes qui pénètrent dans le central télé- phonique. Le déplacement du contact mobile de l'un des éléments connecté électriquement un fil de l'un des faisceaux à l'un des fils de l'autre faisceau. On peut établir simultanément plusieurs de ces liaisons mais le montage est agencé de manière qu'il soit impossible d'établir simultanément deux connexions avec le même fil.
En général, une voie téléphonique comporte un certain nombre p de fils. Les p éléments nécessaires pour établir une liaison constituent un groupe et celui-ci constitue à son tour une rangée dans la direction X ou bien dans une troisième direction Z. Les contacts mobiles de chaque groupe de p éléments se dépla- cent simultanément.
Le déplacement des contacts mobiles s'effectue à l'aide d'électro-aimants; le bloc constitué par p rangées de direction Y dont chacune comporte m commutateurs élémentaires interconnectés est commandé un seul électro-aimant. Le mouvement de l'armature de l'aimant est transmis aux contacts mobiles par un entraîneur, aussi appelé échelle. Les ± éléments d'une même voie ont une échelle commune. La combinaison constituée par un bloc de m x p
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commutateurs élémentaires, m échelles et un aimant avec armature est appelée pont et l'aimant est l'aimant de pont. Cependant, les échelles ne peuvent être actionnées que lorsqu'elles sont accou- plées à l'armature de l'aimant de pont.
Une échelle peut être rendue solidaire de l'armature de l'aimant de pont par le dépla- cement d'un organe appelé barre, qui s'étend dans la direction X et qui est actionné par un aimant, l'aimant de barre. A chaque rangée de n groupes de p éléments de direction X correspond un aimant de barre. Le dispositif comporte donc m aimants de barre.
Dans les commutateurs à barres transversales connus, chaque fois deux aimants de barre sont conjugués avec une barre de sorte que le nombre de barres est m/2. Une telle barre est constituée par une tige métallique, dont la section affecte en général la forme d'un U, qui peut culbuter autour d'un axe paral- lèle à la barre. La barre peut occuper trais positions. Dans la position moyenne, toutes les échelles avec lesquelles elle est conjuguée sont découplées. Lorsqu'un des aimants correspondant à la barre est excité, celle-ci accouple les échelles de tous les n groupes d'éléments de la rangée de direction X à laquelle appar- tient l'aimant excité aux armatures des aimants de pont.
Lors- qu'on excite ensuite l'un des aimants de pont, celui-ci déplace uniquement parmi les échelles de son pont celle qui appartient à la rangée considérée et ferme les contacts des ± éléments qui appartiennent au même canal. Ensuite, l'excitation de l'aimant de barre cesse, et la barre reprend sa position moyenne. Elle peut, pendant que la première liaison subsiste, servir à établir une seconde liaison pour laquelle le second aimant de barre avec le- quel elle est conjuguée doit être excité, ce qui provoque la culbute de la barre dans l'autre direction et accouple les échelles d'une rangée voisine à l'armature des aimants de pont.
Les échelles sont accouplées à l'armature des aimants de pont à l'aide d'une pièce intermédiaire constituée par une
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broche flexible appelée broche d'accouplement, qui est fixée à la tige. Lorsque cette dernière, la connexion étant établie, reprend sa position moyenne l'extrémité de la broche d'accouplement appar- tenant au pont dont l'aimant était excité reste coincée entre l'armature et l'échelle, de sorte que la broche doit être défor- mée. Les autres broches retournent avec la barre. Lorsque celle- ci est amenée dans sa seconde position active, la broche, déjà utilisée pour un accouplement, subit une déformation plus grande encore.
Le commutateur à barres transversales conforme à l'in- vention comporte, au lieu de barres culbutantes, des barres de traction qui se déplacent suivant un mouvement rectiligne, dans leur direction propre. Ceci simplifie l'exécution de certains organes de l'appareil. En outre, les barres peuvent être plus légères. Le travail de l'aimant de barre est ainsi transmis par une traction au lieu d'une rotation. L'avantage de cet agencement' est d'autant plus grand que les barres sont plus longues. Pour une barre de traction peu importe que l'effort doive être trans- mis sur une grande distance ou sur une petite ; il n'en est pas de même dans le cas d'une barre utilisée pour transmettre une rota- tion. Dans le cas de barres assez longues, il peut se produire une torsion notable, ce dont il faut tenir compte dans la déter- mination des dimensions.
Il est vrai qu'il faut prévoir une barre pour chaque aimant de barre et que le nombre de barres est donc doublé, mais l'avantage de la traction par rapport à la torsion compense largement cette complication.
L'un des organes que le remplacement des barres de tor- sion par des barres de traction a beaucoup simplifiés est l'aimant de barre. En effet les barres de traction peuvent être commandées par un seul aimant central et chaque barre comporte alors un aimant auxiliaire qui peut accoupler la barre à l'ar- mature de l'aimant central. Seul cet aimant central, l'aimant de - traction, doit être suffisamment puissant pour déplacer une
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barre ; en ce qui concerne les aimants de barre même% il suffit qu'ils puissent accoupler la barre à l'armature de l'aimant de traction ; ils peuvent donc être notablement plus faibles.
L'invention s'applique aussi aux commutateurs dans les- quels chacun des éléments est relié non pas à deux fils d'alimen- tation mais à un seul et qui établissent une connexion entre ce fil d'alimentation et un organe d'accouplement, éventuellement un fil, qui relie chaque fois deux fils d'alimentation arbitrai- res. Dans cette forme de réalisation, le nombre d'organes d'ac- couplement détermine le nombre de connexions qu'il est possible d'établir simultanément. Ces commutateurs sont équipés d'aimants de pont et d'aimants de barre qui fonctionnent de la manière pré- citée. L'expression "commutateurs à barres transversales" comprend aussi ce genre de commutateurs.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprend comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
Le dessin montre schématiquement un exemple d'exécution du commutateur à barres transversales conforme à l'invention. Les organes de contacts des commutateurs élémentaires sont constitués par des fils ; contacts fixes sont des fils droits parallèles et les contacts mobiles sont des fils qui croisent les premiers et qui peuvent être déplacés par des échelles. L'invention n'est nullement limitée à ce système ; elles'applique aussi aux sys- tèmes usuels dans lesquels les organes de contact mobiles de chaque pont sont constitués par des ressorts de contact isolés entre eux et dans lesquels les contacts interconnectés de chaque pont constituent les contacts fixes.
La fig.l montre une partie de la grille constituée par les fils de contact vue dans une direction perpendiculaire au plan qui renferme les directions X et Y, donc dans la direction Z.
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La fig.2 montre deux échelles à fils de contact simples vues dans la direction Y.
La fig.3 montre la partie inférieure d'une échelle pro- jetée dans la direction X.
La fig. 4 est une vue en plan d'un aimant de pont et d'une partie de l'armature oblongue.
La fig. 5 est le système d'aimants de barre vu dans la direction Y.
La fig.6 montre le même système vu dans la direction Z.
La fig.l montre quelques fils de contact fixes 1, appar- tenant à divers canaux et un fil de contact mobile 2.
Pour chaque voie téléphonique existe un nombre (p) de paires de fils de contact fixes, par exemple six ou dix suivant le nombre de fils que comporte chaque voie. La fig.2 montre deux de ces paires.
Cette dernière figure montre deux des n ponts. Chaque pont comporte un aimant de pont et un certain nombre (m) d'échel- les 11. Un commutateur à barres transversales peut comporter au total dix, vingt, voire un plus grand nombre de ces ponts; il est rare qu'un pont comporte plus de dix échelles;
Comme le montre la fig.l, les fils de contact fixes se présentent par paires. Ceci donne une plus grande garantie qu'un contact désiré s'établit effectivement. Ces fils aboutissent à des prises de courant non représentées sur le dessin. Le commu- tateur à barres transversales permet donc d'établir simultanément dix communications choisies parmi vingt canaux. Le rapport du nombre de barres au nombre de ponts est déterminé par l'inten- sité du trafic à prévoir.
Des deux aimants de pont représentés sur la fig.2 celui de gauche n'est pas excité tandis que celui de droite est excité.
Les électro-aimants sont constitués par une bobine 3, un noyau 4 et une armature mobile qui pivote autour de la ligne 6.
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Les fils de contact mobiles comportent des étriers 7 qui les fixent autour de peignes 8 et ceux-ci constituent avec les bandes perforées 9 une paroi qui supporte aussi les fils de contact fixes. Entre les étriers de support 7, les fils 2 compor- tent des étriers de contact 10 qui sont disposés symétriquement par rapport aux paires de fil de contact fixes Sur ces étriers de contact agissent, entre les fils de contact fixes de chaque paire, des entraîneurs ou échelles 11. Ce sont des bandes de substance isolante dure, par exemple du carton, percées d'inci- sions 12; dans ces incisions se logent les extrémités des étriers 10.
Dans l'incision supérieure 13 se trouve non pas un fil de contact mais un ressort d'acier 14. Celui-ci consiste en un fil dont la forme et la position sont les mêmes que celles des fils 2. La tension élastique du fil (voir fig.S) soulève les étriers de ce ressort correspondant aux étriers de contact; elle les déplacer donc en sens inverse des étriers de contact que la tension dans les fils de contact pousse vers le bas. La tension du ressort 14 est plus forte que la somme des tensions élastiques des fils de contact 2. De ce fait, dans la position de repos, le ressort 14 maintient dans la position soulevée l'échelle avec les étriers de contact et ceux-ci ne touchent donc pas les fils 1.
Les fils de contact, tant les fils fixes que les fils mobiles, peuvent être en une matière bonne conductrice élas- tique mais assez douce, par exemple du bronze phosphoreux.
Si l'aimant de gauche de la fig.2 était excité, il attirerait son armature 5; mais l'échelle représentée 11 ne sui- vrait pas ce mouvement. Ceci ne se produit que lorsqu'une bro- che d'accouplement 15 est introduite dans une rainure 16. La broche d'accouplement 15 est fixée par une aiguille élastique 17 à une barre 18. Cette barre est une barre de traction. Il existe une telle barre pour chaque groupe de ± paires de fils de con- tact fixes appartenant au même canal. Donc si dix paires de fils
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de contact fixes voisinent dans la direction Y il faut considérer que sur la fig.2 dix de ces barres se trouvent l'une derrière l'autre, et sur les figs. 3 et 4, l'une à côté de l'autre.
Un aimant de traction peut déplacer la barre de traction vers la gauche d'une quantité telle que les broches d'accouplement pénètrent dans les rainures 16 des échelles 11. Lorsque l'aimant de pont 3 est excité, l'arma- ture 5 pousse la broche 15 vers le bas; cette broche pousse à son tour contre la paroi inférieure de la rainure 16 et entraîne l'échelle de manière que celle-ci occupe la position dans laquelle elle est représentée à droite sur la fig. 2. Par suite de l'élastici- té de l'aiguille 17; la broche d'accouplement ne s'oppose pas à ce mouvement. L'échelle se trouve dans une rainure de l'armature (voir fig.4). Cette armature pousse donc de part et d'autre de l'échelle sur la broche 15 qui n'est pas sollicitée à la flexion.
Fatuité de l'abaissement de l'échelle à l'encontre du ressort 14, tous les étriers de contact qui reposent sur la même échelle ont l'occasion de s'infléchir vers le bas, de sorte qu'au lieu de reposer sur l'échelle ils viennent sur les fils de con- tact fixes 1. Ceci établit la communication téléphonique. La barre de traction a alors effectué son travail, l'excitation de l'aimant de traction cesse et la barre de traction reprend sa position de repos. Toutes les broches d'accouplement quittent les rainures 16 et accompagnent sans entrave la barre de traction vers la droite, sauf celle qui se trouve dans la rainure d'une échelle attirée..
Cette broche est coincée entre l'échelle et l'armature sous l'effet de la force de l'aimant de pont et de la réaction du ressort 14, un creux 19 de la rainure 16 empêchant le glissement.
L'extrémité inférieure de l'aiguille 17 participe au mouvement de la barre 18, tandis que l'extrémité supérieure avec la broche 15 reste en place. La forme de l'aiguille peut être autre, pour autant qu'elle soit suffisamment déformable pour ne pas entraver
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les mouvements de l'échelle et de la barre de traction. Lorsque la communication est terminée et que la liaison est interrompue, l'excitation de l'aimant de pont 3 cesse. L'armature se relève, l'échelle est soulevée par le ressort 14 et par suite de la ten- sion élastique de l'aiguille 17, la broche d'accouplement 15 saute hors de la rainure.
A leur extrémité, les barres de traction sont articulées par rapport à un levier 20 (voir fig. 5 et 6) qu'un crochet 21 permet d'accoupler à l'armature 22 d'un aimant de traction 23.
Le crochet est relié à l'armature d'un aimant d'accouplement ou de barre 24, ou bien il forme lui-même cette armature. Lorsque l'aimant de traction est excité et qu'il déplace son armature 22, les barres de traction restent au repos, sauf l'une d'elles dont l'aimant de barre 24 est excité. Cet aimant de barre accouple le crochet de cette barre l'armature 22. La barre suit donc le mou- vement de cette armature. Dès que l'un des aimants de pont a abais- sé celle de ses échelles qui est commandée par la barre attirée et que la liaison est établie, l'aimant de traction et les ai- mants de barre perdent leur excitation.
La barre est alors ra- menée dans sa position de repos par un ressort 25 cependant que, comme décrit ci-dessus, la broche d'accouplement de la barre conjuguée avec l'échelle abaissée reste en place jusqu'au moment où l'excitation de l'aimant de pont est coupée elle-aussi.
L'aimant de traction 23 doit être suffisamment puissant pour assurer le déplacement de la barre et de toutes les broches d'accouplement à l'encontre du ressort 25 qui, à son tour, doit être suffisamment puissant pour ramener la tige et déformer l'ai- guille de la broche d'accouplement utilisée. Le dispositif ne doit donc comporter qu'un seul grand aimant, car les aimants de barre 24 doivent effectuer beaucoup moins de travail et peuvent donc être plus faibles.
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La possibilité d'utiliser au lieu de m puissants aimants, un seul puissant aimant conjugué avec m faibles aimants dont l'encombrement est beaucoup plus petit et qui nécessitent moins de matière et d'énergie, est attribuable au remplacement des barres culbuteuaes par des barres de traction qui n'ont qu'une seule position active et une seule position de repos.
Ce remplacement offre encore d'autres avantages. Les barres de traction permettent de transmettre un mouvement sur une certaine distance avec une précision bien plus grande que celle obtenable à l'aide de barres culbuteuses; aussi la longueur d'un commutateur à barres transversales équipé de barres de trac- tion peut-elle être plus grande que celle d'un interrupteur équipé de barres culbuteuses. Ceci est particulièrement important dans les cas où le nombre n est beaucoup plus grand que le nombre m donc pour les unités prévues pour des liaisons à faible trafic.
Il est même possible de disposer deux ou un plus grand nombre d'unités dans le prolongement l'une de l'autre et d'en consti- tuer une combinaison dans laquelle les barres d'une unité sont fixées à celles de l'unité suivante de manière que les barres de toutes les unités soient commandées par un seul aimant de barre.
Dans le cas de barres de traction, ce résultat peut s'obtenir de manière très simple par accrochage; le jeu est plus petit, ou en tout cas on peut l'éliminer plus facilement que dans le cas de barres culbuteuses assemblées par un accouplement qui doit trans- mettre un couple. Cette disposition offre l'avantage de réduire la quantité de matériel à stocker et de plus tous les interrup- teurs peuvent être du même type. Il suffit de placer une combi- naison d'aimants de barre devant un train constitué par un nombre arbitraire de commutateurs à barres transversales iden- tiques et le mouvement de traction se prête particulièrement bien à cette disposition.
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Dans les commutateurs à barres transversales dont les contacts sont constitués par des fils croisés, l'utilisation de barres de traction présente encore un autre avantage : échelles peuvent être de forme plus simple. De préférence, ces échelles auront la forme de tiges plates, donc de section rectan- gulaire oblongue. Lorsqu'on emploie des barres culbuteuses, les broches d'accouplement se déplacent perpendiculairement à la di- rection des tiges et c'est pourquoi la partie inférieure des échelles dans laquelle se trouve la rainure pour la broche d'accouplement a sa plus grande dimension dans la direction Y tandis que, comme le montre la fig.l, la partie supérieure a sa plus grande section dans la direction X.
L'utilisation de barres de traction permet d'utiliser des échelles dont la partie compor- tant la rainure pour la broche d'accouplement se trouve dans le même plan que la partie qui comporte les rainures dans lesquelles reposent les étriers de contact. Ceci simplifie notablement la construction.