Brevet FR2143236A1 — publié le 19730202

L'invention concerne un commutateur rotatif à plots ou pas à pas miniaturisé avec un plan de contact perpendiculaire à l'axe de commutateur, notamment perpendiculaire au plan des conducteurs d'un circuit imprimé ou gravé. Le commutateur rotatif pas à pas miniaturisé selon l'invention est prévu pour être utilisé dans des unités de montage de la technique d'opération, de mesure, de commande et de réglage et dans d'autres domaines d'utilisation de l'électronique. La tendance continue actuelle à grouper des unités fonctionnelles électroniques dans des volumes de plus en plus petits force à diminuer de plus en plus les dimensions des éléments de construction. Alors qu'avec les éléments de construction purement électroniques on a obtenu un degré de concentration élevé grâce aux progrès de la micro-électronique, la diminution des dimensions des éléments de construction de contact prévus pour être manipulés directement par l'homme soulève des difficultés importantes. Par suite, le volume d'une unité fonctionnelle électronique dont les paramètres varient sous l'action de l'homme est déterminé dans une large mesure par le volume des composants de contact nécessaires à cette unité. Des développements récents dans le domaine des commutateurs rotatifs pas à pas tiennent compte du problème ainsi posé. On connais un commutateur rotatif pas à pas multiple miniaturisé, prévu pour les circuits imprimés, qui se compose de commutateurs élémentaires disposés les uns derrière les autres par couches, perpendiculairement à un axe de commutateur commun, ainsi que d'un système de réseau commun à tous les commutateurs élémentaires. Les commutateurs élémentaires sont disposés par couches juxtaposées formant des paquets et sont maintenus serrés ensemble par des vis de serrage. Chaque commutateur élémentaire se compose d'un support isolant sous forme d'une plaquette plate qui possède sur une face plate une cuvette aplatie adaptée à recevoir un disque de contact mobile en rotation. Sur le disque de contact sont disposés des ponts de contact se présentant sous la forme d'un circuit imprimé. Ces ponts de contact réunissent entre eux dans les différentes positions de commutation des ressorts de contact reposant à plat sur une face plate de la plaque des deux côtés de la cuvette qui, par un bras de contact proprement dit, font saillie dans la zone de la cuvette et par conséquent dans la zone d'action du disque de contact. Pour leur assurer un appui et une sécurité de contact suffisants ces ressorts de contact présentent une forme relativement compliquée constituée par un oeillet de soudage, un raccord de soudage, une partie médiane, une patte recourbée à angle droit, un bras de contact recourbé en demi-cercle et des empreintes de contact. Ce type de ressort de contact doit présenter des dimensions relativement grandes. La seule façon de satisfaire aux tendances à la miniaturisation avec un commutateur tournant de ce geinre consiste à disposer un seul ressort de contact des deux côtés de la cuvette, c'est-à-dire de se borner à avoir deux ressorts de contact par commutateur élémentaire.Même avec un tel type de commutateur les ressorts de contact occupent une place disproportionnée par rapport aux dimensions du commutateur élémentaire; en outre, le volume total du commutateur est également disproportionné par rapport au petit nombre d'opérations de contact réalisables. Enfin, les unités fonctionnelles électroniques modernes nécessitent une certaine faculté d'adaptation des commutateurs tournants aux narticularités de chaque circuit imprimé. C'est ainsi que, pour les circuits imprimés, il est en général possible et courant de donner au tracé des conducteurs une configuration telle que les points de raccordement pour les commutateurs élémentaires sont disposés dans le même alignement les uns derrière les autres. On a ainsi la possibilité de principe d'actionner ces commutateurs élémentaires par un axe commun.Mais il reste souvent impossible d'orienter le besoin en circuits de commutation à l'intérieur de cet alignement suivant une répartition homogène en ce qui concerne leur -nombre et leur écartement mutuel. Au contraire le nombre de circuits de commutation nécessaires sera différent dans les différentes zones de cet alignement. A l'égard de ces conditions le commutateur décrit ci-dessus ne présente aucune possibilité d'adaptation. On connaît un autre commutateur pas à pas rotatif de dimensions relativement faibles dont les commutateurs élémentaires disposés sur un axe de commutateur commun sont mobiles axialement. A cet effet les commutateurs élémentaires sont montés avec jeu axial sur des boulons les traversant de part en part. De cette façon il est possible d'orienter les commutateurs élémentaires dans la zone où il est nécessaire d'avoir les circuits de commutation, déterminée par la configuration des tracés de conducteurs d'un circuit imprimé. Chacun de ces commutateurs élémentaires se compose en outre de deux plans de contact sur lesquels des contacts fixes sont disposés sur une orbite circulaire de telle sorte qu'en face de chaque contact prévu sur l'un des plans de contact se trouve un contact de l'autre plan de contact. Entre les deux plans de contact passe un rotor de ponts de contact qui est muni d'un pont ou de plusieurs ponts de contact élastiques et qui1 dans les différentes positions de commutation, met en liaison chaque fois deux contacts se faisant face sur les deux plans de contact.Les contacts eux-mêmes sont disposés sur les plans de contact sous la forme d'un circuit imprimé. Les raccords de contact forment des reliefs en forme de crête, sortant du bord inférieur de chaque plan de contact à des distances qui correspondent au module des circuits imprimés. Etant donné le grand nombre des contacts fixes disposés sur un cercle fermé tout autour du rotor de ponts de contact, on dispose souvent dans chacune des zones de la configuration des conducteurs du circuit imprimé, disposées dans l'alignement axial du commutateur global de beaucoup plus de circuits de commutation qu'il n'est nécessaire.Cette surabondance a d'une part pour effet que la largeur et la hauteur de ces commutateurs élémentaires sont sensiblement aussi grandes que celles des commutateurs décrits au début qui comportent des ressorts de contact disposés des deux côtés d'une cuvette, et d'autre part, elle amène à utiliser d'une façon anti-économique des matériaux de contact de grande valeur, comme par exemple rotor. Cependant, dans un tel commutateur, il est nécessaire d'avoir cette dotation superflue en contacts pour permettre dans les zones de besoin en circuits de commutation les variations necessaires de la séquence des manoeuvres. Avec ce commutateur, on réalise une séquence de manoeuvres déterminée entre les commutateurs élémentaires en n'utilisant dans le nombre total des contacts d'un commutateur qu'un groupe de contacts fixes tandis que, dans un autre commutateur élémentaire, on utilise un autre groupe de contacts fixes disposé dans une autre zone d'angle de rotation de l'axe de commutateur. Un but de l'invention est de créer un commutateur rotatif pas à pas miniaturisé comportant des commutateurs élémentaires commutables au moyen d'un axe commun qui présente des dimensions notablement plus petites que le commutateur décrit ci-dessus et qui, tout en évitant de devoir prévoir un nombre superflu de contacts, permet d'une façon simple de faire varier la séquence de manoeuvres. L'invention porte sur un commutateur rotatif pas à pas miniaturisé comportant des commutateurs élémentaires disposés les uns derrière les autres sur l'axe de commutateur qui se composent chacun de deux plans de contacts sur lesquels sont disposés les contacts fixes dont les raccordements sortent du bord de plan de contact inférieur dans le module de circuits. imprimés, ainsi que d'un rotor de ponts de contact disposé entre les plans de contact dont les ponts de contact mettent en liaison dans les différentes positions de commutation chaque fois deux contacts se faisant face. Cette invention est caractérisée en ce que les contacts fixes, massifs, imprimés ou élastiques, sont disposés sur une partie de l'arc de cercle autour du centre de rotation d'un rotor de ponts de contact dans la moitié inférieure du plan de contact et en ce que le rotor de ponts de contact comporte en son centre, pour laisser passer par sûreté de formes l'axe de commutateur, un ajour en forme de triangle, de rectangle ou de polygone. Selon un développement de l'invenS tion, les plans de contact des commutateurs élémentaires sont réunis dans un boîtier fait d'une seule pièce.D'après un mode de réalisation particulièrement avantageux le bord supérieur de chacune des parois du boîtier disposées transversalement par rapport à l'axe du commutateur passe à hauteur du centre de rotation de l'axe du commutateur et n'entoure l'axe de commutateur que partiellement par une échancrure, par exemple semicirculaire, ouverte en direction de i'axe du commutateur. Le boîtier est recouvert vers le haut par un capot dont les parois dirigées transversalement par rapport à l'axe de commutateur possèdent également chacune une échancrure, par exemple semicirculaire, ouverte vers l'axe du commutateur, recevant l'axe du commutateur.Avant de mettre en place le capot de boîtier l'axe de commutateur portant les rotors de ponts de contact alignés sur lui peut être facilement introduit dans le boîtierdes commutateurs élémentaires. Pour fixer une séquence d'opérations souhaitée les rotors de ponts de contact sont disposés décalés en fonction de la forme de leur ajour central. Les échancrures ménagées dans les parois des capots de boîtier dirigées transversalement par rapport à l'axe de commutateur peuvent être utilisées comme paliers pour l'axe de commutateur en même temps que les orif-'--- s parois du boîtier.Dans quelques cas il est avantageusemen prévu d'ugmenter la possibilité de faire varier les opérations de commutation en utilisant des rotors de ponts de contact présentant des ajours centraux de même forme mais dans des positions angulaires différentes. Pour bloquer les capots de boîtier après mise en place sur le boîtier il est prévu sur les parois des capots un ou plusieurs éléments en relief, par exemple des boutons d'arrêt, qui s' engagent dans des trous d'arrêt correspondants dans la paroi du boîtier de commutateur ou inversement. Dans quelques cas d'utilisation il est avantageusement prévu de réunir deux par deux les commutateurs élémentaires pour former un bloc commutateur. Â cet effet les boîtiers de commutateur et les capots de boîtier sont munis chacun de deux chambres. Les parois de chambre médianes comportent alors les mêmes évidements pour l'axe de commutateur que les parois extérieures. Les avantages obtenus par l'invention par rapport à i'état de la technique résident dans les dimensions notamment plus faibles du commutateur rotatif pas à pas miniaturisé et dans l'économie en métaux précieux de grande qualité réalisée par réduction du nombre de contacts dans chaque commutateur élémentaire sans pour autant porter atteinte à la faculté d'adaptation en ce qui concerne les besoins en circuit de commutation et les possibilités de variation de la séquence d'opérations. Le capot de boîtier amovible et ainsi que la forme et la disposition particulières de l'axe de commutateur, en liaison avec les ajours prévues dans les rotors de ponts de contact, permettent de sim plier le montage des commutateurs et permettent également à l'utilisateur de modifier d'une façon très simple la séquence d'opérations. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel: La fig. 1 représente, en vue perspective, un dispositif comprenant deux blocs commutateurs. La fig. 2 représente en coupe suivant la ligne II-II de la fig. 3 l'un des blocs commutateurs constitué par deux commutateurs élémentaires. La fig. 3 est une coupe effectuée suivant la ligne I-I de la fig.2 Deux blocs cou'at-eurs 1, 22, constitués de la même façon (figure 1) sont disposés libres en déplacement de translation axial sur un axe de commutateur 2 qui présente une section transversale en forme de croix. Chacun des blocs commutateurs 1, 22, se compose d'un boîtier de commutateur 4 à deux chambres (fig,2) et d'un capot de boîtier 3 également à deux chambres. Dans chaque chambre est disposé un commutateur élémentaire 9, 13 (fig. 2 et 3), Les deux commutateurs élémentaires 9,13 sont de mêmc forme. L'axe de commutateur 2 est monté dans des évidemes s 5, 16.Les contacts fixes 6 sortent à ltexté rieur de la face intérieure des blocs commutateurs 1,22. Le commutateur élémentaire 9 (fig. 2 et 3) se compose du rotor de ponts de contact 10 et d'un pont de contact 8 élastique fixé au rotor de pont de contact 10, ainsi que de contacts fixes 6. Les contacts fixes 6 sont disposés sur les deux faces frontales du rot or de pont de contact 10 dans des plans de contact 7, Il qui sont formés par les faces internes des parois 12, 18 du boîtier de commutateur 4 et du capot de boîtier 3, dirigées transversalement par rapport à l'axe de commutateur 2, et ceci dans la partie inférieure de ces plans de contact 7. Il et dans la zone de contact du pont de contact 8. L'axe de commutateur 2 passe par sûreté de formes à travers un ajour 10 central en forme de croix, du rotor de pont de contact 10. Dans des dispositions déterminées de l'axe de commutateur 2, un contact 6 du plan de contact 7 et un contact 6 du plan de contact Il sont chaque fois mis en liaison l'un avec l'autre par le pont de contact 8. Le commutateur élémentaire 13 se distingue du commutateur élémentaire 9 par le fait que son rotor de pont de contact 14 doté d'un pont de contact 15 est décalé en rotation de 1800 par rapport au rotor de pont de contact 10. Cette disposition détermine la séquence de manoeuvres entre les commutateurs élémentaires 9 et 13. La forme en croix donnée à la section transversale de l'axe de commutateur 2 permet de faire varier la succession d'opérations par fractions de 900 de l'angle de rotation de l'axe de commutateur 2. Les parois 12, 17, 18 du boîtier de commutateur 4 et du capot de boîtier 3 dirigées transversalement par rapport à l'axe de commutateur mportentdes échancrures semi-circulaires 5, 16 (fig 1 et 2) finns lesquelles l'axe de commutateur 2 est monté avec un léger jeu. Lorsque le dispositif est monté, les capots de boîtier sont bloqués dans leur position par encliquetage d'un bouton d'arrêt 21 disposé sur chacune des parois latérales dans un trou d'arrêt 20 disposé sur les parois latérales du capot de boîtier 20 (fig.3). REVENDICÂTIONS 1. Commutateur rotatif pas à pas ou à plots miniaturisé comportant des commutateurs élémentaires -mobiles axialement, disposés les uns derrière les autres le long de l'axe de commutateur, qui. se composent chacune deux plans de contact sur lesquels sont disposés des contacts fixes, rigides, élastiques ou imprimés, dont les raccordements sortent à l'extérieur des bords inférieurs des plans de contact, à des distances correspondant par exemple au module de circuits imprimés, composés également chacun d'un rotor de pont de contact disposé entre les deux plans de contact, dont le pont de contact ou les ponts de contact mettent en liaison entre eux, dans les différentes positions de commutation, des contacts fixes des deux plans de contact, caractérisé en ce que les contacts fixes sont disposés seulement sur une partie de l'arc de cercle autour du centre de rotation du rotor de pont de contact et seulement dans la moitié inférieure de chaque plan de contact, caractérisé en outre en ce que le rotor de pont de contact possède en son centre, pour assurer le passage par sûreté de formes de l'axe de commutateur, un ajour en forme de croix, ou d'étoile, ou se présentant sous la forme d'un triangle, d'un rectangle ou d'un polygone réguliers. 2. Commutateur rotatif pas à pas miniaturisé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les commutateurs élémentaires sont constitués par un boîtier de commutateur et un capot de boîtier et en ce que les parois du boîtier de commutateur dirigées transversalement par rapport à l'axe de commutateur et celles du capot de boîtier comportent des bords passant dans la zone de l'axe du commutateur ainsi que des échancrures entourant en partie l'axe de commutateur. 3. Commutateur rotatif pas à pas miniaturisé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les parois du capot de boîtier sont munies d'éléments en relief appropriés, par exemple de boutons d'arrêt, ou d'éléments en creux, adaptés à se bloquer dans des creux correspondants ou entre des parties en relief prévus sur les parois du boîtier de commutateur. 4. Commutateur rotatif pas à pas miniaturisé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que deux ou plusieurs commutateurs élémentaires sont groupés pour former un bloc commutateur. 5. Commutateur rotatif pas à pas miniaturisé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ajours centraux ménagés dans les rotors de pont de contact présentent des positions angulaires différentes, avec par exemple un déca- lage de 360 .