FR3105565A1 - Appareil de coupure d’un courant électrique - Google Patents

Abstract

Appareil de coupure d’un courant électrique Appareil de coupure (2) d’un courant électrique, l’appareil comportant des contacts électriques fixe (4) et mobile (8) séparables et un mécanisme (10) apte à commuter les contacts entre un état fermé et un état ouvert. Le mécanisme comporte un arbre de commutation (20) couplé à un contact électrique mobile (8), un crochet de déclenchement (40) monté pivotant sur un support fixe du mécanisme et comprenant un alésage dans lequel est logée une butée (48) et un système de liaison (22) couplant l’arbre de commutation (20) au crochet de déclenchement. Le système de liaison comporte un embiellage articulé, qui est lié en rotation par rapport au crochet de déclenchement (40) et qui comprend une surface d’appui principale (85), qui est en appui sur la butée (48) lorsque le mécanisme de commutation est à l’état fermé. La butée (48) est configurée pour se déformer élastiquement lorsque le mécanisme de commutation passe de l’état ouvert à l’état fermé et que l’embiellage exerce un effort sur la butée, de manière à amortir le choc de l’embiellage sur la butée. Figure pour l'abrégé : Figure 1

Description

Appareil de coupure d’un courant électrique

La présente invention concerne un appareil de coupure d’un courant électrique.

L’invention se rapporte notamment au domaine des appareils de commutation électrique destinés à interrompre un courant électrique, tels que des disjoncteurs ou des interrupteurs.

Les appareils de coupure à contacts séparables comportent un mécanisme de commutation à accumulation d’énergie qui a pour fonction de déplacer les contacts électriques de l’appareil entre un état ouvert et un état fermé, par exemple en réponse à une action d’un déclencheur ou d’un utilisateur.

Un exemple d’un tel mécanisme est décrit dans FR-2 985 600-B1.

Par exemple, un contact électrique mobile pivotant est déplacé par un arbre de commutation couplé mécaniquement à un crochet de déclenchement par l’intermédiaire d’un système de liaison. Pour fermer les contacts, un accumulateur d’énergie mécanique comprenant un ou des ressorts est actionné pour mettre en mouvement le système de liaison.

Le mécanisme de commutation fait donc l’objet de nombreuses sollicitations mécaniques, telles que des chocs internes, lors de chaque ouverture et fermeture des contacts.

De tels mécanismes ont pendant longtemps donné satisfaction. Toutefois, dans certaines applications contemporaines, l’augmentation des puissances électriques associées aux appareils de coupure, ainsi que les exigences normatives, demandent d’augmenter la capacité des accumulateurs d’énergie mécanique afin d’augmenter la vitesse de fermeture des contacts, ce qui sollicite davantage le mécanisme de commutation et réduit le nombre de cycles d’ouverture et de fermeture admissibles pendant la durée de vie du produit.

Pour réduire les sollicitations du mécanisme de commutation, il est connu de freiner ou d’amortir l’arbre de commutation à l’aide d’un dispositif externe au mécanisme de commutation. Cependant une telle solution engendre un encombrement supplémentaire et présente un effet limité sur l’augmentation de la durée de vie des mécanismes de commutation.

Il est aussi connu de renforcer les pièces mécaniques, notamment en augmentant leurs épaisseurs respectives, mais une telle solution renforce les effets inertiels, ce qui limite les bénéfices réellement obtenus en termes de durée de vie.

Il est souhaitable de pouvoir disposer de mécanismes de commutation dont la durabilité est améliorée, par exemple pour augmenter le nombre de cycles d’ouverture et de fermeture admissibles pendant la durée de vie du produit.

Il existe donc un besoin pour un appareil de coupure d’un courant électrique dont le mécanisme de commutation présente une fiabilité améliorée, sans recourir à l’ajout de pièces à l’extérieur du mécanisme.

À cet effet, l’invention concerne un appareil de coupure d’un courant électrique, qui comporte des contacts électriques fixe et mobile séparables et un mécanisme apte à commuter les contacts entre un état fermé et un état ouvert. Le mécanisme comporte:

-un arbre de commutation couplé à un contact électrique mobile;

-un crochet de déclenchement monté pivotant sur un support fixe du mécanisme et comprenant un alésage dans lequel est logée une butée,

-un système de liaison couplant l’arbre de commutation au crochet de déclenchement. Le système de liaison comporte un embiellage articulé, qui est lié en rotation par rapport au crochet de déclenchement et qui comprend une surface d’appui principale, qui est en appui sur la butée lorsque le mécanisme de commutation est à l’état fermé. Selon l’invention, la butée est configurée pour se déformer élastiquement lorsque le mécanisme de commutation passe de l’état ouvert à l’état fermé et que l’embiellage exerce un effort sur la butée, de manière à amortir le choc de l’embiellage sur la butée.

Grâce à l’invention, la butée est déformable élastiquement et permet d’absorber l’énergie cinétique de l’embiellage, ce qui allonge la durée de vie du mécanisme. Cet effet est obtenu sans ajout de pièce extérieure au mécanisme, ce qui est avantageux en termes d’encombrement et de coût.

Avantageusement, des éléments amortisseurs en élastomère, situés au niveau de la butée, amortissent l’embiellage avant qu’il ne soit en appui sur la butée, ce qui améliore d’avantage l’absorption d’énergie cinétique à chaque fois que le mécanisme passe de l’état ouvert à l’état fermé.

Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l’invention, un tel support peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises selon toute combinaison techniquement admissible:

-la butée est réalisée en acier à haute élasticité;

-la butée comprend une goupille spiralée;

-la butée est maintenue dans l’alésage du crochet de déclenchement par retour élastique de la butée;

-l’appareil de coupure comprend des éléments amortisseurs déformables élastiquement, les éléments amortisseurs étant dans une configuration relâchée lorsque le mécanisme de commutation est à l’état ouvert, tandis que, lorsque le mécanisme de commutation est à l’état fermé, des surfaces d’appui secondaires de l’embiellage sont en appui sur des portions d’appui respectives des éléments amortisseurs et les éléments amortisseurs sont dans une configuration déformée;

-les éléments amortisseurs sont chacun situés au niveau d’une extrémité respective de la butée et comprennent chacun un orifice de maintien sur la butée, chaque élément amortisseur comprenant aussi une lumière de passage, de manière qu’à l’état fermé de l’appareil de coupure, la surface d’appui principale de l’embiellage est en appui direct sur la butée;

-chaque élément amortisseur comprend une portion avant et une portion arrière, les portions avant et arrière étant situées de part et d’autre de la lumière de passage et étant configurées pour, lorsque le mécanisme de déclenchement passe de l’état ouvert à l’état fermé, entrer en contact avec les surfaces d’appui secondaires de l’embiellage avant que la surface d’appui principale de l’embiellage ne soit en appui direct sur la butée;

-les éléments amortisseurs comprennent des alvéoles déformables ménagées au sein de la portion avant, les alvéoles étant ouvertes lorsque les éléments amortisseurs sont en configuration relâchée, tandis que lorsque l’appareil de coupure est à l’état fermé, les alvéoles sont closes;

-les éléments amortisseurs sont configurés de telle sorte que les alvéoles de la portion avant présentent chacune une épaisseur respective mesurée parallèlement à une direction d’appui moyen, la somme des épaisseurs étant comprise entre 30% et 70% d’une dimension de la portion avant mesurée parallèlement à la direction d’appui moyen, de préférence comprise entre 40% et 60%, la direction d’appui moyen étant définie par la direction de la force de contact entre l’embiellage et la portion avant alors que l’appareil de coupure passe de l’état ouvert à l’état fermé;

-les éléments amortisseurs sont réalisés en un matériau élastomère présentant une dureté ShoreA comprise entre 50° et 90°, de préférence comprise entre 60° et 80°, de préférence encore sensiblement égale à 70°;

-le mécanisme de commutation comprend deux entretoises, qui sont solidaires du crochet de déclenchement et sont chacune situées au niveau d’un élément amortisseur respectif, chaque entretoise présentant des faces de soutien configurées pour coopérer par complémentarité de forme avec des faces inférieures des éléments amortisseurs, les faces inférieures étant situées à l’opposé des portions avant et arrière selon la direction d’appui moyen de l’embiellage, de manière que, en configuration déformée, les éléments amortisseurs sont déformés en compression, et

-les portions avant des éléments amortisseurs dépassent partiellement des faces de soutien, de manière que lorsque l’appareil de coupure est à l’état fermé, la portion avant de chaque élément amortisseur comprend aussi une zone de déformation en tension.

L’invention sera mieux comprise, et d’autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, d’un mode de réalisation d’un appareil de coupure d’un courant électrique conforme à son principe, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels:

- la figure 1 illustre schématiquement un appareil de coupure à contacts séparables, représenté en coupe selon un plan médian, comportant un mécanisme de commutation avec un embiellage conforme à l’invention, le mécanisme et l’embiellage étant représentés de façon simplifiée dans une première configuration;

- la figure 2 est une vue en perspective partiellement éclatée de l’embiellage de la figure1, l’embiellage étant dans une deuxième configuration;

- la figure 3 est une vue en perspective de certaines pièces de l’embiellage de la figure 2 en configuration assemblée, observé suivant la flèche III de la figure 2, et

- la figure 4 est une vue en coupe, selon un plan de coupe parallèle au plan médian, de l’embiellage de la figure 2, représenté assemblé dans une troisième configuration.

La figure 1 représente une partie d’un appareil électrique de coupure 2 pour interrompre un courant électrique, tel qu’un disjoncteur ou un contacteur. La coupure du courant électrique est réalisée dans l’air et au moyen de contacts électriques séparables.

Selon des exemples, l’appareil 2 est un disjoncteur multipolaire à basse tension et à forte intensité.

L’appareil 2 comporte un contact électrique fixe 4 et un pôle mobile 6 qui, dans certains exemples, porte des doigts de contact 8 montés pivotants disposés en regard du contact fixe 4. Les contacts 4 et 8 sont connectés à des bornes de raccordement électriques opposées de l’appareil 2.

Le pôle mobile 6 est réversiblement déplaçable, par exemple par pivotement par rapport à un bâti fixe de l’appareil 2, entre une position d’ouverture et une position de fermeture des contacts, correspondant respectivement à un état électriquement ouvert et un état électriquement fermé de l’appareil 2. L’axe de rotation du pôle mobile 6 est ici noté par la référence X6.

L’appareil 2 comporte également un mécanisme 10 de commutation adapté pour commuter les contacts 4 et 8 entre l’état ouvert et fermé par déplacement du pôle mobile6 entre les positions ouverte et fermée.

Le doigt de contact 8, porté par le pôle mobile 6, est par extension un contact électrique mobile, qui est mobile en rotation par rapport au bâti de l’appareil 2 autour de l’axe de rotation X6, en particulier lors des mouvements de commutation de l’appareil 2 entre les états électriquement ouvert et fermé.

Par commodité, on définit à des fins d’illustration un plan médian P1 comme étant un plan orthogonal à l’axe X6. Le plan médian P1 est aussi le plan de l’image de la figure1. Dans les modes de réalisation illustrés, les mouvements de pivotement et de rotation des éléments du mécanisme 10 ont lieu autour d’axes de rotation qui sont fixes par rapport au bâti et qui s’étendent parallèlement entre eux, ici selon des directions perpendiculaires au planP1.

Par exemple, le mécanisme 10 est pilotable au moyen d’un déclencheur 12 de l’appareil 2 et/ou par un organe de commande manuel, tel qu’une manette ou un bouton poussoir.

Selon des modes de réalisation, l’appareil 2 est un appareil multipolaire adapté pour interrompre un courant électrique polyphasé. L’appareil 2 comporte alors plusieurs pôles, dont chacun est associé à une phase électrique et comporte une paire de contacts 4 et 8. Selon des exemples non limitatifs, l’appareil 2 comporte trois, quatre, six ou huit pôles.

Selon des modes de mise en œuvre, le mécanisme 10 est un mécanisme de commutation à accumulation d’énergie mécanique. Le principe de fonctionnement d’un mécanisme de commutation selon cette technologie est par exemple décrit dans FR-2985600-B1.

Le mécanisme 10 comporte notamment un arbre de commutation 20 couplé au pôle mobile 6, ici au moyen d’une manivelle 24 et d’une bielle 25. L’arbre 20 est mobile en rotation autour de son axe longitudinal par rapport à un bâti fixe, ou support fixe, de l’appareil de coupure2. Autrement dit l’arbre de commutation 20 est couplé au doigt de contact 8, qui est un contact mobile.

Dans le cas où l’appareil 2 comporte plusieurs pôles, l’arbre 20 est commun à tous les pôles et est couplé mécaniquement avec chaque pôle mobile 6.

Le mécanisme 10 comprend également un crochet de déclenchement 40 et un système de liaison 22 couplant l’arbre de commutation au crochet de déclenchement.

Par exemple, le système de liaison 22 est articulé par une liaison pivot avec un bras de la manivelle 24 portée par l’arbre 20, comme décrit ci-après.

Le mécanisme 10 comporte aussi un cliquet d’ouverture 26 associé à un verrou 28, aussi nommé «demi-lune».

Le cliquet d’ouverture 26 est monté pivotant par rapport au bâti et coopère avec le crochet de déclenchement 40. Un ressort 29 est accroché entre, d’une part, l’arbre 20 et, d’autre part, un axe solidaire du bâti de l’appareil 2.

Un verrou de fermeture 30, aussi nommé «demi-lune», et un levier 31 intermédiaire coopèrent mécaniquement avec un actionneur piloté par le déclencheur 12, tel qu’un actionneur électromécanique à bobine, et/ou avec l’organe de commande manuelle. Sur la figure 1, l’association entre le déclencheur et le levier 31 est schématisée par des tiges, bien qu’en pratique cette coopération mécanique peut être réalisée de façon tout à fait différente.

Le verrou 30 est également associé mécaniquement avec un cliquet de fermeture32 monté pivotant par rapport au bâti.

Le mécanisme 10 comporte en outre un dispositif d’accumulation d’énergie mécanique 34, comportant au moins un ressort. Par exemple, le dispositif 34 stocke de l’énergie mécanique lorsque le ressort est comprimé et restitue cette énergie mécanique par la détente du ressort.

Un mécanisme d’entraînement 36, comportant ici une ou plusieurs pièces de liaison articulées et/ou montées pivotantes par rapport au bâti fixe, est couplé mécaniquement au dispositif 34. Le mécanisme d’entraînement 36 agit sur le système de liaison 22 pour le percuter et l’entraîner vers une position de fermeture. Ce faisant, en se déplaçant, le système de liaison 22 entraîne à son tour le crochet de déclenchement 40.

Dans l’exemple illustré, le crochet de déclenchement 40 porte également un orifice46 servant à recevoir une liaison pivot avec le bâti et est articulé par une liaison pivot avec le système de liaison 22.

Le système de liaison 22 et le crochet 40 sont aussi représentés plus en détail sur la figure 2.

Le système de liaison 22 comporte une première paire de bielles 42 et une deuxième paire de bielles 44 articulées entre elles et sur lesquelles sont formées les liaisons pivot d’articulation avec le crochet de déclenchement 40 et l’arbre 20. Les deux paires de bielles 42 et 44 forment ensemble un «embiellage» 45 articulé.

Dans l’exemple illustré, le crochet de déclenchement 40 porte également un orifice46, servant à recevoir une liaison pivot avec le bâti, et une butée 48, logée dans un alésage du crochet 40 et faisant ici saillie de part et d’autre du crochet 40. Par exemple, le crochet de déclenchement 40 présente une forme essentiellement plate, parallèle au plan médian P1.

Conformément à des modes de réalisation, comme on le comprendra à la lecture des exemples donnés ci-après, la butée 48 est plus généralement configurée pour se déformer élastiquement lorsque le mécanisme de commutation 10 passe de l’état ouvert à l’état fermé et que l’embiellage 45 exerce un effort sur la butée, de manière à amortir le choc de l’embiellage 45 sur la butée 48.

La première paire 42 de bielles comporte deux bielles 50 et 52 semblables ou identiques et disposées parallèlement en regard l’une de l’autre. Selon des exemples, les bielles 50 et 52 présentent une forme plane.

Les bielles 50 et 52 sont, sur une première extrémité, ici une extrémité inférieure, chacune montées pivotantes sur le crochet de déclenchement 40, et plus précisément, sur une extrémité distale 54 du crochet de déclenchement 40.

Cette liaison pivot est ici formée au moyen d’un axe rigide 56, tel qu’un tourillon, qui s’étend perpendiculairement aux bielles 50 et 52. La référence X56 désigne l’axe de rotation associé à cette liaison pivot. L’axe X56 est ici parallèle à l’axe X6.

Selon des exemples, le système de liaison 22 comporte également une bague 58 montée entre les bielles 50 et 52 sur une entretoise 59 qui solidarise les bielles 50 et 52 l’une à l’autre. L’entretoise 59 s’étend ici parallèlement à l’axe X56.

Par exemple, l’entretoise 59 et la bague 58 sont percutées par le mécanisme d’entraînement 36 lorsque l’énergie est libérée par le dispositif 34.

La deuxième paire 44 de bielles comporte deux bielles 60 et 62 semblables ou identiques et disposées parallèlement en regard l’une de l’autre. Selon des exemples, les bielles 60 et 62 présentent une forme plane.

Selon des modes de réalisation optionnels mais néanmoins avantageux, chacune des deuxièmes bielles 60 et 62 présente une forme recourbée en arc de cercle, ce qui réduit l’encombrement, améliore la répartition des sollicitations mécaniques et augmente l’endurance mécanique du système 22.

Les bielles 60 et 62 sont, sur une première extrémité, ici une extrémité supérieure, adaptées pour être montées pivotantes sur l’arbre 20, et plus précisément, sur un bras de la manivelle 24, ici dans un orifice formé dans ce bras de la manivelle 24.

Cette liaison pivot est formée au moyen d’un axe rigide 64, qui s’étend perpendiculairement aux bielles 60 et 62, de préférence en faisant saillie par rapport aux faces latérales extérieures des bielles 60 et 62. La référence X64 désigne l’axe de rotation associé à cette liaison pivot. L’axe X64 est ici parallèle à l’axe X56. L’axe rigide 64 est placé sur ladite première extrémité des bielles 60 et 62.

Selon des exemples, l’axe rigide 64 monté lié en translation avec les bielles 60 et 62. En d’autres termes, l’axe rigide 64 est mobile en rotation, mais reste immobile en translation par rapport aux bielles 60 et 62.

Les bielles 60 et 62 formant la deuxième paire de bielles 44 sont maintenues à distance l’une de l’autre selon la direction X64 de manière à permettre le passage d’une extrémité 66 du crochet de déclenchement 40 entre les bielles 60 et 62.

Cette extrémité 66 présente une portion d’accrochage 67 en forme de «V», qui coopère avec le cliquet d’ouverture 26, par exemple en venant en appui sur une butée liée à un axe 27 du cliquet d’ouverture 26 dans la position fermée.

Les bielles 50 et 52 sont connectées avec les bielles 60 et 62 au moyen d’un unique axe d’articulation 68 qui forme une liaison pivot entre les bielles 50 et 52 de la première paire 42 et les bielles 60 et 62 de la deuxième paire 44. La référence X68 désigne une droite donnant l’axe de rotation associée à cette liaison pivot.

L’axe d’articulation 68 s’étend le long de cet axe X68, qui est nommé «direction X68» dans ce qui suit pour éviter toute confusion avec l’axe d’articulation 68.

Selon des exemples, les bielles 60 et 62 sont disposées de part et d’autre des bielles 50 et 52 et sont en contact avec les bielles 50 et 52 sur une partie de leur longueur. La bielle 50 est adjacente à la bielle 60 et la bielle 52 est adjacente à la bielle 62.

La liaison pivot formée par l’axe d’articulation 68 est formée sur l’autre extrémité de chacune des bielles 50, 52, 60 et 62, c’est-à-dire formée sur la deuxième extrémité des bielles 50 et 52 et sur la deuxième extrémité des bielles 60 et 62. En pratique, la deuxième extrémité de chaque bielle est située à l’opposé de la première extrémité de ladite bielle.

Ainsi, dans les exemples illustrés, la liaison pivot formée par l’axe d’articulation 68 est située sur l’extrémité inférieure des bielles 60 et 62 et sur l’extrémité supérieure des bielles 50 et 52. Dans ces exemples, l’articulation est donc formée essentiellement au milieu du système de liaison 22.

Des exemples de fonctionnement du mécanisme 10 sont maintenant brièvement décrits.

Dans une position stable d’ouverture, illustrée par la figure 1, le dispositif d’accumulation 34 est armé, c’est-à-dire que le ressort est comprimé et stocke de l’énergie. Le verrou 30 maintient le cliquet de fermeture 32 dans une première position.

Pour fermer les contacts 4 et 8, le verrou de fermeture 30 est basculé, par exemple sur action du déclencheur 12 ou du bouton poussoir, ce qui libère le cliquet de fermeture32.

Le déplacement du cliquet de fermeture 32 actionne le dispositif 34 et l’énergie accumulée dans le dispositif 34 est libérée par un mouvement de détente du ressort, ce qui, par l’intermédiaire du mécanisme d’entraînement 36, actionne le système de liaison 22, par exemple en percutant la bague 58, de sorte à déplacer le pôle mobile 6 par l’intermédiaire de l’arbre 20, jusqu’à ce que le doigt de contact 8 vienne en contact avec le contact fixe 4.

Le système de liaison 22 continue à se déplacer vers sa position de fermeture jusqu’à passer en avant d’une position d’alignement prédéfinie, nommée «point mort», entraînant le crochet de déclenchement 40 et le cliquet d’ouverture 26 vers une position de butée, dans laquelle le retour en arrière du système de liaison 22 est empêché.

L’embiellage 45, et plus précisément la première paire de bielles 42, arrive ensuite au contact contre la butée 48, de manière à verrouiller la position du système de liaison 22.

Le mécanisme 10 est alors dans une position stable de fermeture.

Pour rouvrir l’appareil 2, le verrouillage entre le cliquet d’ouverture 26 et le verrou 28 est rompu, par exemple en déplaçant le levier 31 au moyen de l’actionneur 12 ou par une action manuelle directement sur le verrou 28. Le cliquet d’ouverture 26 pivote, ce qui libère la butée du crochet de déclenchement 40.

Le système de liaison 22 n’est alors plus maintenu en butée par le crochet 40, tandis que la butée 48 force la première paire de bielles 42 à s’éloigner sous l’action de la force de rappel exercée par le ressort 29, de façon à ramener le système de liaison 22 vers la position d’ouverture. Une fois que ce le système de liaison 22 est revenu derrière la position de point mort, le pôle mobile 6 est entraîné vers sa position d’ouverture. Le mécanisme 10 est revenu dans la position stable d’ouverture.

Comme illustré ici sur les figures 2, 3 et 4, la butée 48, visible à plus grande échelle, comprend une goupille spiralée. Les goupilles spiralées, qui sont par exemples décrites dans les normes ISO8748 ou ISO8750, sont formées par un enroulement d’une feuille de métal, par exemple en acier à haute élasticité.

Par «acier à haute élasticité», on entend une nuance d’acier conçue pour être résistante aux chocs et à la flexion. De nombreuses nuances d’aciers existent, et l’homme de l’art saura sélectionner la nuance la plus adaptée en fonction de la géométrie de la butée 48 et des performances attendues, notamment en termes de durabilité et d’absorption d’énergie cinétique. À titre d’exemple non limitatifs, les nuances d’acier trempé 420-545 HV ou d’acier inoxydable «1.4310» donnent de bons résultats.

La butée 48 présente une forme globalement cylindrique de section circulaire dont la génératrice s’étend selon un axe X48, l’axe X48 étant parallèle à l’axe X56, et présente une surface externe 70 avec deux extrémités 72 et 74 opposées, qui sont ici de forme tronconique.

La butée 48 est introduite serrée dans l’alésage du crochet 40 dans lequel la butée 48 est logée, la butée 48 étant maintenue dans ledit alésage par retour élastique. En particulier, la butée 48 n’est pas soudée au crochet 40 et reste libre de se déformer élastiquement sous l’effet d’une contrainte extérieure, en particulier la butée 48 reste libre de se déformer en flexion lorsque la paire de bielle 42 arrive en appui sur la butée 48 lors de la fermeture du mécanisme 10.

Une telle goupille spiralée, utilisée en tant que butée 48, est particulièrement résistante aux chocs et à la fatigue des matériaux, en particulier comparativement aux butées de l’état de la technique qui sont généralement des cylindres pleins réalisé dans un acier dur mais peu flexible, ou aux goupilles fendues. Bien entendu, la butée 48 peut présenter d’autres formes qu’une goupille spiralée tant que des performances équivalentes en terme de résistance aux chocs sont atteintes.

L’appareil de coupure 2 comprend, en outre, deux éléments amortisseurs 76 et 78.

Chaque élément amortisseur 76 ou 78 est situé au niveau d’une extrémité 72 ou 74 respective de la butée 48, les éléments amortisseurs 76 et 78 étant disposés symétriquement de part et d’autre du crochet 40. Avantageusement, les éléments amortisseurs 76 et 78 présentent une structure symétrique par rapport au plan médian P1.

Les amortisseurs 76 et 78 sont configurés pour amortir, par déformation élastique, le mouvement de l’embiellage 45, lorsque l’appareil 2 passe de l’état ouvert à l’état fermé.

Les amortisseurs 76 et 78 sont dans une configuration dite «relâchée» lorsque le mécanisme de commutation 10 est à l’état ouvert, et sont dans une configuration dite «déformée» lorsque mécanisme de commutation 10 est à l’état fermé, des parties de l’embiellage 45 étant en appui sur les amortisseurs 76 et 78.

Sur la figure 3, seul l’amortisseur 78 est visible, tandis que sur la figure 4, seuls la bielle 52 et l’élément amortisseur 78 sont visibles. La description qui suit est faite en relation avec la bielle 52 et l’élément amortisseur 78 seulement, sachant que la bielle 50 et l’élément amortisseur 76 présentent une structure symétrique et fonctionnent de la même façon.

L’amortisseur 78, visible sur l’illustration de la figure 3, comprend une portion centrale 79 en forme d’anneau ou de cylindre, dans laquelle est ménagé un orifice 80, l’orifice 80 coopérant avec la butée 48 de manière à maintenir l’élément amortisseur 78 sur la butée 48. L’élément amortisseur 78 présente une portion avant 82 et une portion arrière 84, qui sont solidaires de la portion centrale 79 et s’étendent de part et d’autre de la portion centrale 79, la portion arrière 84 étant plus proche de l’extrémité distale 54 du crochet 40 que la portion avant 82.

Une lumière de passage 90 est ménagée dans la portion centrale 79 entre les portions avant et arrière 82 et 84, radialement à l’axe X48. La lumière de passage 90 permet le passage de la bielle 52, de manière que lorsque l’appareil de coupure 2 est à l’état fermé, la bielle 52 est en appui direct sur la butée 48. Plus précisément, une surface d’appui principale 85 de la bielle 52 est en appui direct sur la surface externe 70 de la butée 48.

La lumière de passage 90 permet d’éviter que l’élément amortisseur 78, réalisé ici en matériau élastomère, ne soit cisaillé entre la bielle 52 et la butée 48, ce qui entrainerait une détérioration rapide de l’éléments amortisseur 78.

Sur la figure 4, l’appareil 2 est représenté dans une configuration intermédiaire entre l’état ouvert et l’état fermé au cours d’un mouvement de fermeture du mécanisme 10. En particulier, le système de liaison 22 n’est pas encore en appui sur la butée 48. Dans la configuration intermédiaire de la figure 4, l’embiellage 45 arrive juste au contact de l’élément amortisseur 78, qui est encore en configuration relâchée. Plus précisément, les portions avant et arrière 82 et 84 sont respectivement au contact de surfaces d’appui secondaires 86 et 88 de la bielle 52, les surfaces d’appui secondaires 86 et 88 étant situées de part et d’autres de la surface d’appui principale 85.

On définit à des fins d’illustration une direction d’appui moyen F86 de la surface d’appui secondaire 86 sur la portion avant 82, comme étant la direction du mouvement de la surface d’appui secondaire 86 lorsque le contact avec la portion avant 82 survient, c’est-à-dire dans la configuration représentée sur la figure 4. La direction d’appui moyen F86 est représentée par une flèche sur la figure 4, la flèche F86 étant orthonormale à l’axe X56 autour duquel pivote la bielle 52.

En particulier, la surface d’appui secondaire 86 est ménagée au bout d’une protubérance 92 de la bielle 52, la protubérance 92 s’étendant en saillie de l’extrémité de la bielle 52 comportant l’axe X68 vers la portion avant 82 de l’amortisseur 78, selon une direction sensiblement orthoradiale à l’axe X56 de rotation de la bielle 52. La protubérance 92 permet que le contact entre la surface d’appui 86 et la portion avant 82 survienne conjointement au contact entre la surface d’appui 88 et la portion arrière 84, de manière à stabiliser l’amortisseur 78 autour de la butée 48.

Dans la configuration intermédiaire représentée sur la figure 4, on comprend que les portions avant et arrière 82 et 84 de l’amortisseur 78 entrent en contact avec les surfaces d’appui secondaires 86 et 88 de l’embiellage 45 avant que la surface d’appui principale 85 de l’embiellage 45 ne soit en appui direct sur la butée 48, ce qui permet aux éléments amortisseurs 76 et 78 d’absorber, par déformation élastique, une partie de l’énergie cinétique de l’embiellage 45 avant le choc sur la butée 48.

L’énergie dissipée par amortissement est en général égale au travail de la force de contact entre l’amortisseur 78 et la bielle 52, c’est-à-dire égale à l’intensité de la force de contact multipliée par l’amplitude du déplacement du point de contact entre l’amortisseur 78 et la bielle 52.

On comprend que l’effet d’amortissement est plus important si le contact de l’amortisseur 78 avec l’embiellage 45 survient le plus tôt possible avant que l’embiellage 45 ne soit en contact direct avec la butée 48. De même, pour une même déformation élastique, un élastomère dur, ou rigide, génère une force supérieure par rapport à un élastomère mou et l’effet d’amortissement est plus important.

Cependant, si la contrainte interne au sein du matériau élastomère dépasse une certaine limite, le matériau risque d’être détérioré par écrasement. On comprend que plus un matériau élastomère est dur, et plus sa capacité à se déformer élastiquement est réduite.

Des alvéoles 101, 102 et 103 déformables sont ainsi ménagées au sein de la portion avant 82 de l’amortisseur 78, de manière que l’amortisseur 78 puisse se déformer sur une amplitude spatiale importante tout en étant constitué d’un matériau élastomère relativement dur.

La dureté des élastomères peut être évaluée par un essai normalisé dit «essai de dureté Shore», dont les résultats sont exprimés sur une échelle dite «ShoreA» allant de 0° à 100°. Par «relativement dur», on entend que l’élément amortisseur 78 est ménagé en un matériau élastomère présentant une dureté, mesurée sur l’échelle ShoreA, comprise entre 50° et 95°. De préférence, la dureté de l’élastomère est comprise entre 60° et 80°, de préférence encore sensiblement égale à 70°.

Dans l’exemple illustré, les alvéoles 101 à 103 présentent chacune une forme d’ovale allongé, chacun des ovales étant disposé dans sa longueur perpendiculairement à la direction d’appui moyen F86 de la bielle 52.

De façon analogue, une alvéole 104, qui présente ici une section circulaire, est ménagée au sein de la portion arrière 84 des éléments amortisseurs 76 et 78.

Lorsque l’amortisseur 78 est en configuration relâchée, les alvéoles 101 à 104 sont ouvertes, c’est-à-dire que des surfaces internes de chacune des alvéoles 101 à 104, situées en regard l’une de l’autre suivant la direction d’appui moyen F86, ne se touchent pas, tandis que lorsque l’appareil de coupure 2 est à l’état fermé, les alvéoles 101 à 104 sont closes, c’est-à-dire que les surfaces internes de chaque alvéole 101 à 104 sont en contact l’une sur l’autre.

Ainsi, la combinaison d’un matériau élastomère relativement dur, avec des alvéoles 101 à 104 ménagées dans les éléments amortisseurs 76 et 78, permet de générer une force d’amortissement supérieure et sur une amplitude spatiale plus longue par rapport à des éléments amortisseurs 76 ou 78 sans alvéole. Sur la figure 4, on définit une dimension D1 comme étant la dimension de l’alvéole 101, mesurée parallèlement à la direction d’appui moyen F86, lorsque l’amortisseur 78 est en configuration relâchée. De façon analogue, on définit la dimension D2 associée à l’alvéole 102 et la dimension D3 associée à l’alvéole 103.

On définit aussi une dimension D82 de la portion avant 82 comme étant la dimension de la portion avant 82, mesurée parallèlement à la direction d’appui moyen F86, lorsque l’amortisseur 78 est en configuration relâchée. Les alvéoles 101 à 103 de la portion avant 82 représentent une épaisseur totale, égale à la somme des dimensions D1, D2 et D3, comprise entre 30% et 70% de la dimension D82 de la portion avant 82. De préférence, l’épaisseur totale des alvéoles 101, 102 et 103 est comprise entre 40% et 60% de la dimension D82 de la portion avant 82 de l’élément amortisseur 78.

Bien entendu, le nombre et les formes des alvéoles 101 à 104 ne sont pas limitatifs, et des alvéoles présentant d’autres formes que les alvéoles 101 à 104 peuvent être ménagées dans l’amortisseur 78, tant que des effets similaires en termes d’amortissement et de durabilité sont obtenus.

L’appareil de coupure 2 comprend, en outre, deux entretoises 106 et 108, qui sont situées de part et d’autre du crochet 40 symétriquement par rapport au plan médian P1. Les entretoises 106 et 108 présentent avantageusement une structure symétrique par rapport au plan médian P1.

Chacune des entretoises 106 et 108 est située au niveau d’un élément amortisseur 76 ou 78 respectif, et présente un logement 109 et une face de soutien 110.

Les entretoises 106 et 108 coopèrent d’une part avec un arbre passant par l’orifice 46 et, d’autre part, le logement 109 coopère avec l’une des extrémités 72 ou 74 de la butée 48, de manière à solidariser les entretoises 106 et 108 avec le crochet 40.

Dans l’exemple illustré, la face de soutien 110 présente, en section dans le plan médian P1, une forme de L qui coopère par complémentarité de forme avec une face inférieure 112 des éléments amortisseurs 76 ou 78. Les faces inférieures 112 de chacun des éléments amortisseurs 76 ou 78 sont situées à l’opposé des portions avant et arrière 82 et 84 selon la direction d’appui F86 de l’embiellage 45, de manière que, en configuration déformée des éléments amortisseurs 76 et 78, les éléments amortisseurs 76 et 78 sont principalement déformés en compression. La face de soutien 110 permet aussi d’empêcher les mouvements de rotation des amortisseurs 76 et 78 autour de l’axe X48 de la butée 48.

Pour chacun des éléments amortisseurs 76 et 78, la face inférieure 112 est alignée, selon la direction d’appui moyen F86 avec une première partie des portions avant 82, situées à proximité de la lumière de passage 90. Une deuxième partie des portions avant 82, éloignée de la lumière de passage 90, n’est pas alignée avec la face inférieure 112 suivant la direction d’appui moyen F86. Autrement dit, les portions avant 82 dépassent partiellement les faces de soutiens 112. Lorsque l’appareil de coupure 2 est à l’état fermé, la portion avant 82 de chaque élément amortisseur 76 ou 78 comprend ainsi une zone de déformation en tension, qui contribue davantage à amortir l’embiellage 45 sur une plus grande amplitude spatiale lorsque l’appareil de coupure 2 passe de l’état ouvert à l’état fermé.

Bien entendu, la face de soutien 110 peut présenter d’autres formes que la forme en L illustrée sur les figures, tant que la face de soutien 110 permet le soutien des amortisseurs 76 et 78, tout en permettant aux amortisseurs 76 et 78 de se déformer sur une plus grande amplitude spatiale.

Le mode de réalisation et les variantes mentionnés ci-dessus peuvent être combinés entre eux pour générer de nouveaux modes de réalisation de l’invention.

Claims (12)

1. Appareil de coupure (2) d’un courant électrique, l’appareil comportant des contacts électriques fixe (4) et mobile (8) séparables et un mécanisme (10) apte à commuter les contacts entre un état fermé et un état ouvert, le mécanisme comportant:
   -un arbre de commutation (20) couplé au contact électrique mobile (8);
   -un crochet de déclenchement (40) monté pivotant sur un support fixe du mécanisme et comprenant un alésage dans lequel est logée une butée (48),
   -un système de liaison (22) couplant l’arbre de commutation (20) au crochet de déclenchement, le système de liaison comportant un embiellage (45) articulé, qui est lié en rotation par rapport au crochet de déclenchement (40) et qui comprend une surface d’appui principale (85), qui est en appui sur la butée (48) lorsque le mécanisme de commutation est à l’état fermé,
   caractérisé en ce que la butée (48) est configurée pour se déformer élastiquement lorsque le mécanisme de commutation passe de l’état ouvert à l’état fermé et que l’embiellage exerce un effort sur la butée, de manière à amortir le choc de l’embiellage sur la butée.
2. Appareil de coupure (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la butée (48) est réalisée en acier à haute élasticité.
3. Appareil de coupure (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la butée (48) comprend une goupille spiralée.
4. Appareil de coupure (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la butée (48) est maintenue dans l’alésage du crochet de déclenchement (40) par retour élastique de la butée.
5. Appareil de coupure (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’appareil de coupure comprend des éléments amortisseurs (76, 78) déformables élastiquement, les éléments amortisseurs étant dans une configuration relâchée lorsque le mécanisme de commutation (10) est à l’état ouvert, tandis que, lorsque le mécanisme de commutation est à l’état fermé, des surfaces d’appui secondaires (86, 88) de l’embiellage (45) sont en appui sur des portions d’appui (82, 84) respectives des éléments amortisseurs et les éléments amortisseurs sont dans une configuration déformée.
6. Appareil de coupure (2) d’un courant électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les éléments amortisseurs (76, 78) sont chacun situés au niveau d’une extrémité (72, 74) respective de la butée (48) et comprennent chacun un orifice (80) de maintien sur la butée, chaque élément amortisseur comprenant aussi une lumière de passage (90), de manière qu’à l’état fermé de l’appareil de coupure (2), la surface d’appui principale (85) de l’embiellage est en appui direct sur la butée.
7. Appareil de coupure (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque élément amortisseur comprend une portion avant (82) et une portion arrière (84), les portions avant et arrière étant situées de part et d’autre de la lumière de passage (90) et étant configurées pour, lorsque le mécanisme de déclenchement (10) passe de l’état ouvert à l’état fermé, entrer en contact avec les surfaces d’appui secondaires (86, 88) de l’embiellage (45) avant que la surface d’appui principale (85) de l’embiellage ne soit en appui direct sur la butée (48).
8. Appareil de coupure (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les éléments amortisseurs (76, 78) comprennent des alvéoles (101, 102, 103) déformables ménagées au sein de la portion avant (82), les alvéoles étant ouvertes lorsque les éléments amortisseurs (76, 78) sont en configuration relâchée, tandis que lorsque l’appareil de coupure (2) est à l’état fermé, les alvéoles sont closes.
9. Appareil de coupure (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les éléments amortisseurs (76, 78) sont configurés de telle sorte que les alvéoles (101, 102, 103) de la portion avant (82) présentent chacune une épaisseur (D1, D2, D3) respective mesurée parallèlement à une direction d’appui moyen (F86), la somme des épaisseurs étant comprise entre 30% et 70% d’une dimension (D82) de la portion avant (82) mesurée parallèlement à la direction d’appui moyen, de préférence comprise entre 40% et 60%, la direction d’appui moyen (F86) étant définie par la direction de la force de contact entre l’embiellage (45) et la portion avant (82) alors que l’appareil de coupure passe de l’état ouvert à l’état fermé.
10. Appareil de coupure (2) selon l’une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que les éléments amortisseurs (76, 78) sont réalisés en un matériau élastomère présentant une dureté Shore A comprise entre 50° et 90°, de préférence comprise entre 60° et 80°, de préférence encore sensiblement égale à 70°.
11. Appareil de coupure (2) selon l’une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que le mécanisme de commutation (10) comprend deux entretoises (106, 108), qui sont solidaires du crochet de déclenchement (40) et sont chacune situées au niveau d’un élément amortisseur (76, 78) respectif, chaque entretoise présentant des faces de soutien (110) configurées pour coopérer par complémentarité de forme avec des faces inférieures (112) des éléments amortisseurs, les faces inférieures étant situées à l’opposé des portions avant et arrière (82, 84) selon la direction d’appui moyen (F86) de l’embiellage (45), de manière que, en configuration déformée, les éléments amortisseurs sont déformés en compression.
12. Appareil de coupure (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les portions avant (82) des éléments amortisseurs (76, 78) dépassent partiellement des faces de soutien (110), de manière que lorsque l’appareil de coupure est à l’état fermé, la portion avant (82) de chaque élément amortisseur comprend aussi une zone de déformation en tension.