Brevet FR2160831A1 — publié le 19730706

L'invention concerne un commutateur rotatif miniaturisé pour circuits imprimés. I1 est connu que les commutateurs rotatifs classiques comprennent normalement plusieurs paires de disques de rotor et de stator judicieusement placés et portant les contacts de commutation disposés suivant un cercle en étant reliés aux bornes correspondantes. En raison de la multiplicité des circuits complexes commandés, de tels commutateurs rotatifs traditionnels sont en général excessivement encombrants. En outre, la disposition circulaire des contacts de commutation et des bornes correspondantes ne convient pas pour les grilles standardisées munies de perforations en quadrillage utilisées dans les circuits imprimés sur lesquels, suivant la technique actuelle, on tend à ancrer directement, non seulement les composants électroniques principaux, actifs et passifs, mais aussi les éléments de commutation tels qutinterrupteurs et commutateurs. Ltinvention a pour but de constituer un commutateur du type rotatif comportant des bornes de sortie convenant aux circuits imprimés à perforations en ligne, ce commutateur étant d'encombrement particulièrement réduit et ayant des possibilités d'emploi très variées. L'invention a également pour but de constituer un commutateur du type indiqué permettant de mettre en pratique l'idée de la double coupure pour chaque circuit commuté, ce qui ntest pas possible actuellement avec les commutateurs rotatifs conventionnels. On peut-ainsi effectuer la commutation de puissances particulièrement élevées eu égard aux dimensions de mise en oeuvre du dispositif. Le commutateur de l'invention donne une garantie de longue durée, même en présence d'une charge électrique qui tend notoirement à user les éléments de contact. L'invention concerne à cet effet un commutateur rotatif du type ci-aessus caractérisé en ce qutil est constitué, d'une part, par un stator formé de deux parties isolantes assemblées l'une avec l'autre par encastrement et comportant, disposées en ligne sur deux rangées, les bornes ae raccordement entre les circuits extérieurs et les contacts fixes de sortie et, d'autre part, par un rotor également en matière isolante et portant les contacts mobiles insérés de façon appropriée. La description ci-après et les dessins annexés se rapportent à un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - La figure 1 est une vue latérale dtensemble du commutateur; - La figure 2 est une vue de la base du commutateur de la figure 1; - La figure 3 est une vue frontale du commutateur du côté de l'arbre de commande; - La figure 4A et la figure 4B représentent respectivement la partie supérieure et la partie inférieure du stator; - La figure 5 est une coupe effectuée suivant la ligne V-V de la figure 2; - La figure 6 est une coupe effectuée suivant la ligne VI-VI de la figure 5; - La figure 7 est une coupe effectuée suivant la ligne VII-VII de la figure 5; - La figure 8 est une coupe effectuée suivant la ligne VIII-VIII de la figure 5; - La figure 9 est une coupe effectuée suivant la ligne IX-IX de la figure 5;; - La figure 10 est une vue latérale du rotor sans les contacts mobiles; - La figure il est une vu frontale d'un anneau de rotor avec un contact mobile correspondant; - La figure 12 est une coupe effectuée suivant la ligne X-X de la figure llo En se référant aux figures ci-dessus où le commutateur et les éléments individuels qui le composent sont représentés notablement agrandis, on voit un corps de stator désigné d'une façon générale par 1. La partie du commutateur contenant le mécanisme à déclic est désignée d'une façon générale par 2. La référence numérique 3 désigne la plaquette de fermeture côté commande.L'arbre de commande est résigné par 4, Le fonc du commutateur reçoit une plaquette de fermeture 5 Le cortitrutateur comporte également deux tirants 6 en forme de V munis d'écrous de blocage 7 et destinés à maintenir assemblés les éléments 1, 2, 3 et 50 Le corps de stator 1 est constitué par aeux éléments isolants 8 et 9 (voir en particulier la figure 4A et la figure 4B) Les parties des éléments b et 9 destinées à venir en prise sont munies de dentures en forme de peignes 10, 10' prévues pour permettre l'encastrement mutuel des deux éléments.Les dentures 10, 100 jouent en outre le rôle de sièges pour les contacts fixes intérieur ll' et ll (ces contacts sont aussi représentés dans les sièges correspondants sur la figure 4A et la figure 4B) constitués par des lamelles. La partie des lamelles qui sort de l'élément isolant inférieur 9 constitue la borne de sortie et d'ancrage du commutateur sur le circuit imprimé La partie intérieure des lamelles, façonnée en conséquence et désignée par 12, 12' sur la figure 6 et la figure 7, est en saillie vers l'intérieur du corps de stator pour venir en prise, comme décrit dans la suite, avec les contacts mobiles Les contacts fixes 11, ll' sont insérés en deux rangées dans les deux éléments isolants 8 et 9.On a, a'une part, des contacts conventionnels choisis pour fonctionner à l'entrée et, d'autre part, des contacts choisis pour fonctionner à la sortie. Les contacts fixes 11, ll' sont logés dans les intervalles formés entre les dents des dentures 10, 10' et sont bloqués entre ces dents quand les deux éléments 8 et 9 sont encastrés l'un dans l'autre Le système de blocage décrit ci-dessus est particulièrement efficace Les bornes d'ancrage du commutateur dans le circuit imprimé sont ainsi bien en place et il n'est pas nécessaire d'utiliser le masque de positionnement habituel Un rotor représenté sur la figure 10 et désigné à'une façon générale par 14 est aisposé à 11 intérieur du corps de stator 1 dans un siège désigné par 13 sur la figure 6 et la figure 7 Ce rotor, en matière isolante, est accouplé à une extrémité avec l'arbre de commande 4. Le rotor est muni ae couve rainures 15 disposées suivant des génératrices avec un écart angulaire de 300, ces rainures étant destinées à maintenir en position une série d'anneaux isolants de rotor comportant les contacts mobiles correspondants et désignés d'une façon générale par 16 sur la figure ll. L'extrémité du rotor 14 située à l'opposé du côté de commande présente une rainure transversale 17 (figure 5 et figure 10) en vue de l'accouplement du rotor ou rotor d'un autre élément muni de la seule partie de commutation qui peut être accouplé à son tour, -par liaison identique, au rotor d'un elément adjacent. Chaque anneau de rotor 16 est en matière isolante et a une coupe transversale en forme de L (figure 12) afin de former une collerette interne circulaire 18 et une partie périphérique relevée 19 Une dent de référence 20 est en saillie intérieurement vers la partie 18. La dent 20 est destinée à pénétrer dans l'une des rainures 15 du rotor en fonction de la position angulaire désirée pour un schéma de liaison électrique déterminé Un contact mobile 21 de forme annulaire est inséré, axialement par rapport à l'anneau, dans l'espace compris entre les éléments 18 et 190 Le contact 21 présente des parties 22 façonnées pour correspondre aux points de contact. Ces parties 22 sortent de deux évidements 23 pratiqués dans la partie relevée 19 de l'anneau et prévus pour assurer la mise en position du contact 21 sans cependant nuire à l'élasticité.A l'intérieur des évidements 23 est en outre prévue une dent 24 en saillie sur l'élément 18 et essentiellement parallèle à l'élément 19o La dent 24 a pour fonction de maintenir sans changement le profil de la partie en saillie correspondante 22 du contact 21 pendant la rotation du rotor 14, indépendamment de l'action antagoniste exercée par les parties 12, 12' des contacts fixes correspondants 11, 11'. En outre, les extrémités 21' des contacts mobiles 21 coopèrent avec la surface plane intérieure de la partie 19, de façon à empêcher la sortie exagérée des deux parties en saillie 22 du contact en stabilisant ainsi la mise en position correcte en direction radiale. La réalisation du contact mobile décrit ci-dessus met en pratique l'idée de la double coupure pour chaque circuit commuté. On peut ainsi commuter des puissances particulièrement élevées eu égard aux dimensions d'encombrement du dispositif. En outre, l'élasticité notable de l'élément de contact 21 résultant du développement consi dérable de la partie élastique annulaire est une garantie de longue durée, même en présence d'une charge électrique qui tend notoirement à user les éléments de contact. La longueur de la partie élastique du contact mobile est aussi une garantie contre les déformations ou les sollicitations, en particulier à la fatigue, qui peuvent se présenter pendant la vie du dispositif. Il est en outre à noter que, contrairement à ce qui a lieu avec les commutateurs traditionnels dans lesquels à chaque tour complet du rotor chaque contact mobile commute autant de fois qu'il y a de voies (sorties de chaque pâle), dans le présent commutateur chaque contact mobile, associé à une voie bien déterminée, commute une seule fois. Une autre particularité intéressante du contact mobile conforme à l'invention est que les parties en saillies 22 peuvent être mises en forme de façon à réaliser ou non la mise en court-circuit pendant ltétablis- sement d'une série de contacts En d'autres termes, suivant la longueur 1 des parties 22, mesurée en direction périphérique, on peut obtenir qu'un couple déterminé de contacts fixes et mobiles, en prise pour une certaine position angulaire, soit encore en prise (mise en court-circuit) ou ne le soit plus (pas de mise en court-circuit) lorsque le couple de contacts, devant être en prise dans la position angulaire suivante, entre en contact Une telle disposition des éléments permet de mettre les-contacts mobiles individuels dans une position voulue quelconque, plus ou moins décalée angulairement, afin de réaliser un schéma de circuit désiré quelconque. La rotation du rotor 14 a lieu par déclic suivant un angle prédéterminé par action sur l'arbre de commande 4 Le mécanisme à déclic (figures 5, 9 et 10) comprend essentiellement arbre de commande 4 et un élément rotorique 25 contenu dans la partie d'extrémité 2 et constitué en matière isolante L'élément 25 est muni d'une couronne à cames 26 sur laquelle agissent dans le sens radial quatre billes 27, chacune d'elles étant poussée par un ressort 28 Les quatre ressorts 2u sont logés dans des sièges 29 creusés dans le corps de la partie d'extrémité 2o La partie d'extrémité 2, qui constitue ainsi le siège de l'élément rotorique 25, présente intérieurement (figures 5, 8 et I0).une série de douze rainures 30 disposées en cercle.Dans l'une de ces rainures, il est possible d'introduire une clavette 31 qui, en venant en prise avec une dent 32 usinée sur l'élément rotorique 25 du mécanisme à déclic, empoche la rotation continue du rotor 14. De cette façon, la position initiale du rotor est toujours la même et, une fois effectué le nombre de déclics correspondant à un tour (3600) de l'arbre, il est nécessaire de parcourir les mêmes positions de la première à la dernière pour recommencer le cycle, En outre, la plaquette de fermeture 3 (figure 3) est munie de perçages 33 disposés en cercle décalés angulairement pour correspondre aux onze rainures. 30. Il est ainsi possible, en introduisant une autre clavette (non représentée) dans l'un des perçages 33s d'obtenir un second point à'arrêt directement réglable par l'utilisateur sans qu'il soit nécessaire de recourir au démontage de tout le mécanisme à déclic. En effet, la dent 32 constitue l'arrêt initial tandis que l'autre clavette constitue l'arr8t final après un nombre de déclics prédéterminé suivant la position de cette autre clavette. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention0 R E V s N D I C A T I O Di S 10) Commutateur rotatif miniaturisé pour circuits imprimés, commutateur caractérisé en ce qutil est constitué, d'une part, par un stator formé de deux parties isolantes assemblées par encastrement et comportant, disposées en ligne sur deux rangées, les bornes de raccordement entre les circuits extérieurs et les contacts fixes de sortie et, d'autre part, par un rotor également en matière isolante et portant une série de contacts mobiles montés le long du rotor dans toute position angulaire relative désIrée afin d'établir un schéma de circuit quelconque 20) Commutateur rotatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor est accouplé par une extrémité à un arbre de commande et est muni d'une série de rainures longitudinales pouvant maintenir en position une série d'anneaux isolants ae rotor portant les contacts mobiles. 30) Commutateur rotatif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que chaque anneau de rotor présente en coupe transversale une collerette circulaire intérieure et une partie périphérique relevée, une dent de référence en saillie intérieurement sur la collerette circulaire intérieure et destinée à s'engager dans l'une des rainures longitudinales du rotor suivant la position angulaire voulue pour un schéma de liaison déterminé, un contact mobile de forme annulaire étant inséré, axialement par rapport à l'anneau, dans l'espace compris entre la collerette intérieure et la partie relevée, les parties de ce contact constituant les contacts proprement dits étant mises en forme pour sortir de deux évidements pratiqués dans la partie relevée de 1 'anneau 40) Commutateur rotatif suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'une dent est prévue à l'intérieur de chaque évidement, cette dent étant en saillie sur la collerette intérieure circulaire et essentiellement parallèle à la partie relevée, cette dent ayant pour fonction de maintenir inchangée la forme de la partie en saillie correspondante du contact mobile pendant la rotation du rotor. 50) Commutateur rotatif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les extrémités des contacts mobiles coopèrent avec la surface plane intérieure de la partie relevée de l'anneau de rotor de manière à empêcher la sortie excessive des deux parties en saillie du contact en stabilisant ainsi la position radiale correcte. 6 ) Commutateur rotatif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la longueur, mesurée en direction périphérique, des parties en saillies des contacts mobiles peut être déterminée de manière à obtenir ou non la mise en court-circuit0 70) Commutateur rotatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le stator est constitué par deux éléments isolants, chacun d'eux étant muni d'une denture en forme de peigne prévue pour permettre l'en- castrement mutuel des éléments, cette denture jouant en outre le rôle de sièges pour les contacts fixes0 80) Commutateur rotatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les contacts fixes sont constitués par des lamelles dont la partie sortant de l'élément isolant inférieur forme la borne de sortie et d'ancrage du commutateur sur le circuit imprimé, la partie intérieure des lamelles, mise en forme pour être en saillie vers l'intérieur du stator et venir en prise avec les contacts mobiles0 9 ) Commutateur rotatif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 7, caractérisé en ce que les contacts fixes sont logés dans les intervalles existant entre les dents de la denture et sont bloqués entre ces dents quand les deux éléments du stator sont mutuellement encastrés. 100) Commutateur rotatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité du rotor située à l'opposé du côté de commande comporte des moyens pour l'accouplement de ce rotor avec un autre élément muni de la seule partie de commutation qui peut être accouplée à son tour, par liaison identique, à un rotor adjacent. 11 ) Commutateur rotatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme à déclic comprend essentiellement l'arbre de commande et un élément de rotor contenu dans la partie d'extrémité du commutateur et réalisé en matière isolante, muni d'une plaque à came sur laquelle agissent, dans le sens radial, au moins deux billes, chacune d'elles étant poussée par un ressort, ces ressorts étant logés dans des sièges pratiqués dans le corps de la partie d'extrémité 120) Commutateur rotatif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 11, caractérisé en ce que la partie d'extrémité constituant aussi le siège de l'élément de rotor du mécanisme à déclic présente intérieurement une série de rainures disposées en cercle, une clavette pouvant être introduite dans l'une de ces rainures et venir en prise avec une dent pratiquée sur l'élément de rotor en empêchant la rotation continue du rotor 130) Commutateur rotatif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 11, caractérisé en ce que la plaquette de fermeture côté commande est munie de perçages placés en cercle et disposés pour correspondre avec les rainures prévues dans le siège de l'élément de rotor du mécanisme à déclic, une autre clavette pouvant, lorsque le commutateur est monté, être introduite dans l'un des perçages pour limiter la rotation maximale du rotor en fonction des nécessités0