Brevet FR2220859A1 — publié le 19741004

Le dispositif faisant l'objet du présent brevet consiste en un commutateur à trois positions. L'ouverture et la fermeture des contacts s'effectue par des mouvements brusques, bien que le bouton de commande soit manoeuvré lentement à la main. On connaissait jusqu'ici les dispositifs dits "à rupture brusque", passés dans le langage technique courant sous le nom de "Tumbler", appliqués exclusivement aux commutateurs à deux positions. L'intérêt de la présente invention consiste dans l'application d'un dispositif à ruptures brusques à un commutateur à trois positions et dans une construction particulièrement simple et peu onéreuse de ce dispositif. L'invention sera bien compris par la description ciaprès et les dessins annexés qui représentent à titre non limitatif huit réalisations de l'invention. On voit Fig, I, une vue en coupe suivant I-I d'un commutateur réalisé conformément à une première réalisation de l'invention, le bouton de commande étant placé en position médiane. Fig. 2, une vue en coupe suivant 2-2 du commutateur de la fig. I. Fig. 3, une vue en coupe suivant I-I du meme commutateur, le bouton de commande étant incliné vers la gauche. Fig. 4, une vue en coupe suivant I-I de ce meme commutateur, le bouton de commande étant incliné vers la droite. Fig. 5, une vue schématique de l'étrier porte contacts de l'appareil dans une deuxième réalisation comportant un contact actionné dans la position médiane. Fig. 6, une vue schématique des contacts de ltappa- reil, dans une troisième réalisation de l'invention, ces contacts étant constitués par des jacks ou des contacts glissants analogue à ceux utilisés en radio ou en téléphone. Fig. 7, une vue de face de l'étrier de l'appareil suivant une quatrième réalisation de l'invention. Fig. 8, une vue de profil de l'étrier de l'appareil suivant cette quatrième réalisation. Fig. 9, une vue de face en coupe de l'appareil suivant une cinquième réalisation de l'invention. Fig. IO, une vue du crantage du bouton dans une sixième réalisation de l'in-ention. Fig. II, une vue de crantage du bouton dans une septième réalisation de l'invention. Fig. I2, une vue du crantage du bouton dans une huitième réalisation de l'invention. Le mécanisme du commutateur faisant lrobjet de la prémière réalisation de l'invention est monté sur un socle 3 (fig. I et 2) qui porte un axe cylindrique fixe 4 muni d'un plat 5. Le socle 3 porte deux bossages 6 et 7 qui constituent des butées aux mouvements du bouton 8 comme on le voit sur les figures 3 et 4. Sur le socle 3 est montée une équerre 9 réalisée en un métal bon conducteur de l'électricité, par exemple en laiton, équerre qui porte en son centre un ouverture oblongue IO (fig. 2 et 4) dans lesquelles va pouvoir circuler ainsi qu'indiqué cidessous, le ressort II du mécanisme, ressort fonctionnant en "traction". Cette équerre 9 porte également quatre petites ouvertures rectangulaires I2, I3, I4, 15 dans lesquelles vont entrer quatre queues I6, I7, 18 et I9 portées par un étrier 20 dont le fonctionnement est décrit ci-dessous L'équerre 9 constitue la borne 9-I d'arrivée du courant au commutateur. Le socle 3 porte enfin deux contacts fixes en forme d'équerre 21 et 22, réalisés en métal bon conducteur de l'élec- tricité, par exemple en cuivre ou en laiton, contacts qui constituent les bornes de sortie de courant 2I-I et 22-I du commutateur. Le bouton de commande 8 possède deux pattes 23 et 24 chacune d'elles comportant un alésage 25 et 26, alésages qui vont opérer le guidage du bouton 8 sur l'axe cylindrique 4, en permettant un léger déplacement de cet axe 4 dans ces alésages 25 et 26 suivant l'axe 48 de l'appareil. Ces alésages 25 et 26 portent des plats 27 et 28 qui coopèrent avec le plat 5 de l'axe 4. Le bouton 8 va pouvoir pivoter autour de l'axe 4 et s'y arreter dans la position médiane de la fig. I lorsque les deux plats 27 et 28 viendront S'appliquer sur le plat 5 sous l'action d'un ressort II dont le fonctionnement est décrit ci-dessous. Les courses de pivotement du bouton 8 sont limitées vers la gauche par l'appui de l'arête 29 de ce bouton 8 sur le bossage 6 du socle 3 (fig. 3), vers la droite par l'appui de l'arête 30 du bouton 8 sur le bossage 7 du socle 3 (fig; 4). La patte 24 du bouton 8 figurée en traits mixtes pour être en avant du plan de coupe dans les figures I, 3, 4, IO et 12 est allongée et elle porte à son extrémité un doigt 31 dans une gorge 32 duquel vient s'atteler le ressort du mécanisme II. L'étrier 20 est constitué par deux lamelles minces cambrées 33 et 34, réalisées en métal bon conducteur de l'électri- cité, tel que par exemple le cuivre, le laiton ou le bronze. Ces lamelles 33 et 34 sont assemblées entre elles par des moyens quelconques et en particulier par un grain d'argent ou de métal de qualités analogues à double tête 35. Chaque lamelle 33 et 34 est découpée en forme de U comme on le voit sur la fig. 2. Chaque branche du U 36, 37, 38 et 39 est terminée par une queue de largeur moindre que la largeur de la branche du U dont elle est le prolongeme nt Sur la lamelle 33 les branches du U 36 et 37 sont terminées par les queues I6 et I7. Sur la lamelle 34, les branches du U 38 et 39 sont terminées par les queues I8 et 19. On a vu que ces queues I6, I7, I8 et I9 pénètrent dans quatre ouvertures rectangulaires I2, 13, I4, 15 portées par l'équerre 9. Ces queues vont donc pouvoir pivoter ou coulisser dans ces ouvertures. Le ressort du mécanisme II est attelé sur l'étrier 20, dans un trou 40 porté par cet étrier Le dispositif fonctionne de la façon suivante En position médiane du bouton 8, les pièces occupent les positions indiquées fig. I. L'équilibre de toutes ces pièces est établi. En effet le ressort II exerce un effort suivant 41 sur le bouton 8, ce qui applique les plats 27 et 28 sur le plat 5 de l'axe 4. L'étrier 20 sous l'action 42 exercée sur lui par le ressort II s'applique par les extrémités de ses quatre branches 36, 37, 38, 39 sur l'équerre 9 et les quatre queues I6, I7, I8, I9 de ces quatre branches sont guidées dans les ouvertures 12 I3, I4 et I5 de cette équerre 9. Dans cette position médiane le grain 35 ne touche à aucun des deux contacts fixés 21 et 22. Donc le courant est coupé, Lorsqu'on exerce manuellement un effort 43 sur le bouton 8 (fig. 3), celui-ci pivote autour de l'axe fixe 4 et le doigt 31 vient en 3I-I lorsque l'arête 29 est venue sur le bossage 6. Le ressort II figuré par un simple trait fort sur la fig. 3 pour augmenter la clarté du dessin est passé de la position II qu'il ccr;upait fig. I à la position II-I (fig. 3). Mais alors que la direction II passait à gauche du point de pivotement I4 I5, sur l'équerre 9, la direction II-I passe maintenant à droite de ce point de pivotement. I1 en résulte l'apparition d'un couple de rotation 44 qui s'applique à l'étrier 20, couple qui a pris naissance au moment où la direction du ressortallant de II à II-I est passée par le point de pivotement I4-I5. Aucun frottement ne s'opposant au pivotement de l'étrier 20 autour de cepoint I4-I5, cet étrier 20 va basculer d'un mouvement brusque de la position de la fig. I à celle de la fig. 3et ce, quelle que soit la rapidité de manoeuvre du bouton 8. Le grain 35 vient s'appliquer sur le contact fixe 22 et le circuit est fermé entre l'équerre 9 et ce contact fixé 22. La fermeture du circuit a été brusque ce qui est bénéfique pour ltélimination des oxydes et crasses qui pourraient se trouver à la surface du grain 35 et du contact fixe 22. Pendant ce mouvement de pivotement de l'étrier 20 autour des ouvertures I4-I5, les queues I6, I7 se sont soulevées en coulissant dans les ouvertures I2-I3 de l'équerre 9, ce qui n'a donc en rien entravé le mouvement de pivotement de l'étrier 20. Le point d'accrochage 40 du ressort II sur lTétrier 20 s'est déplacé au cours de ce pivotement, de 40 à 40-I et la position définitive du ressort II est venue en II-2 ce qui accroit encore le couple 44 et donc l'effort de pression du grain 35 sur le contact fixe 22. Cette position du bouton et de l'étrier est stable, toutes les pièces étant appuyées sur des butées par le ressort II-2. En particulier, cette direction II 2 est déterminée par le tracé pour maintenir un léger couple dans le sens 43 sur le bouton 8, ce qui permettra le retour de ce bouton en position médiane, pour un léger effort de manoeuvre dans le sens 45. Quand on exerce cet effort 45 sur le bouton 8, celuici va pivoter à l'encontre du léger effort antagoniste fourni par le ressort II-2. Le doigt 31 va revenir de 3I-I vers 31 et le ressort va venir de la position II-2 à la position II-3. La direction II-2 était à droite du point de pivotement I4-I5, mais la direction II-3 passe à gauche de ce point de pivotement. Il en résulte l'apparition d'un couple 46 qui s'applique à l'étrier 20, couple qui a pris naissance au moment ou la direction du ressort II passant de 11-2 à II-I3 est passé par le point de pivotement I4-I5 de l'étrier 20. Aucun frottement ne s'opposant au pivotement de l'étrier 20 autour de ce point de pivotement I4-I5 cet étrier va basculer d'un mouvement brusque de la position de la fig. 3 à celle de la fig. I.Le grain 35 quitte le contact fixe 22 et la raupture brusque du courant limitant les effets destructifs de l'étincelle est ainsi effectuée. Pendant ce mouvement de pivotement de l'étrier 20 autour des ouvertures I4-I5, les queues I6-I7 se sont abaissées en coulissant dans les ouvertures I2-I3 de l'équerre 9 jusqu'à ce que les extrémités des branches 36-37-38-39 soient à nouveau venues se reposer toutes les quatre sur l'équerre 9 comme indiqué fig. I. Au cours de ce pivotement le point d'accrochage 40 du ressort II sur l'étrier 20 s'est déplacé de 40-I à 40 (fig. 3), et la position définitive du ressort est revenue dans la direction Il de la fig. I où toutes les pièces sont à nouveau en équilibre stable. Lorsqu'on exerce manuellement un effort 47 sur le bouton 8 (fig. 4) celui-ci pivote autour de l'axe fixe 4 et le doigt 31 vient en 3I-2 lorsque l'arête 30 est venue sur le bossage 7. Le ressort II est venu dans la position indiquée fig. 4. Le fonctionnement est identique, mais symétrique par rapport à l'axe 48, de celui décrit dans le cas de la fig. 3. La présente invention s'atique à tout dispositif qui ne différerait de celui décrit à cette première réalisation que par le nombre, la forme ou la disposition des pièces en présence, tout en respecant la cinématique des mouvements décrits ci-dessus. Dans la position médiane d'une deuxième réalisation de l'appareil (fig. 5) l'étrier 20 peut porter un contact 49 susceptible de coopérer avec un contact fixe 50 permettant d'alimenter un circuit dans cette position médiane Dans une troisième réalisation de l'appareil, les contacts mobiles et fixes décrits dans les première et deuxième réalisations peuvent être remplacés par des contacts 5I analogues à ceux utilisés sur les "Jacks" de radio ou de téléphone (fig. 6 > . L'étrier 20 porte alors à sa partie supérieure un marteau isolant 53 qui vient actionner ces contacts, ce qui permet de réaliser avec le commutateur à trois positions toutes les commutations électriques désirées Ces contacts peuvent également etre du type "contacts glissants" comme représenté en 52 sur la fig. 6. Dans une quatrième réalisation de l'appareil, l'é- trier 20 peut être massif (fig. 7 et 8) et ne constituer qu'une seule pièce avec le marteau 53. Cet étrier massif fonctionne de la même façon que celui décrit dans la première réalisation de l'invention. I1 pivote successivement dans la manoeuvre à gauche ou à droite du bouton sur ses aretes 54 et 55, sur l'équerre 9 par un pied central conique ou ogival 56 coulissant dans une ouverture 57 de l'équerre 9 ou par tout autre moyen de guidage approprié. Le ressort II peut etre remplacé par deux ressorts latéraux 58 placés sur chaque face de l'étrier 20. Dans une cinquième réalisation de l'appareil (fig. 9) on obtient un commutateur conforme à l'invention et fonctionnant de manière absolument identique à celui décrit aux réalisations précédentes en inversant la position de l'étrier 20, placé alors en-dessous de l'équerre 9, en inversant également la position des plats 5 et 27-28. Le ressort de traction II est alors remplacé par un ou deux ressorts de compression 58 maintenus entre des coupelles 59 et 60 articulées respèctivement sur la queue 24 du bouton 8 et sur l'étrier 20, les ressorts 58 étant maintenus rectilignes par des queues 61 sorties de ces coupelles ou tout autre dispositif de guidage analogue. Dans une sixième réalisation le crantage du bouton en position médiane pouvant aussi être complété par des crantages facultatifs en positions extrêmes obtenu dans les réalisations cidessus par l'appui d'un plat venu des alésages du bouton 8 sur un plat venu sur l'axe fixe 4 du bottier, peut etre réalisé par la coopération d'un bossage et d'un crans La fig. IO montre un cran 62 venu sur l'axe fixe 4 coopérant avec un bossage 63 venu sur le bouton 8, ou inversement, le bossage peut etre sur l'axe et le cran sur le bouton. Dans une septième réalisation la fig. II montre un crantage du bouton 8 par un pion à ressort 64 coopérant avec des logements 65 venus sur le socle 3 ou inversement. Dans une huitième réalisation la fig. I2 montre un crantage du bouton 9 par un galet 66 monté sur un levier à ressort 67, galet coopérant avec des logements 68 portés par le bouton 8. Chacune des particularités décrites dans ces différentes réalisations de l'invention peuvent être combinées entre elles, pour obtenir un commutateur entrant dans le cadre de cette invention. Les ressorts à boudin décrits peuvent être remplacés par des ressorts à lames, métalliques ou sortis directement de pièces en matières plastiques de bonnes qualités d'élasticité, comme par exemple les résines polyacetal. Ces commu-tateurs, objets de la présente invention peuvent être utilisés dans toutes les applications aux matériels électroniques et spécialement sur les véhicules automobiles, et tout particulièrement sur les combinateurs ou boftiers de commandes électriques placés sur la planche de bord ou à proximité du volant de direction de ces véhicules. REVENDICATIONS I. Commutateur à trois positions dont l'ouverture et la fermeture des contacts s'effectue par des mouvements brusques, bien que le bouton de commande soit manoeuvré lentement à la main, ce résultat étant obtenu par un mécanisme à ressort de cons truc- tion simple et peu onéreux, reliant le bouton et l'organe de contact. 2. Commutateur selon revendication I, caractérisé par le fait que son socle porte un axe ,cylindrique fixe muni d'un plat sur lequel axe pivote avec possibilité d'un léger déplacement vertical un bouton de commande muni de deux pattes, chacune d'elles comportant un alésage dans lequel pénètre l'axe de socle, alésages munis de plats coopérant avec le plat de cet axe du socle, ce qui crante le bouton dans sa position médiane les deux plats se trouvant alors appliqués l'un sur l'autre sous l'action du ressort du mécanisme. 3. Commutateur selon revendication 2 caractérisé par le fait que le socle porte deux bossages fixes formant butées du bouton lorsque celui-ci a été pivoté vers la droite ou vers la gauche, et porte également une équerre d'arrivée de courant et deux équerres formant contacts fixes et bornes de sortie de courant, toutes trois réalisées en un métal bon conducteur de l'élec- tricité, par exemple en laiton. 4. Commutateur selon revendication 2 caractérisé par le fait qu'une des pattes du bouton est allongée et qu'elle porte à son extrémité un doigt dans une gorge auquel vient s'atteler le ressort à boudin du mécanisme travaillant en traction, l'aux tre extrémité de ce ressort étant attelée dans un trou d'un étrier basculant formé de deux lamelles minces cambrées réalisées en métal bon conducteur de l'électricité et assemblées entre elles par des moyens quelconques, et en particulier par un grain d'argent ou de métal de qualités analogues, à double tête Le ressort passe dans une ouverture oblongue de l'équerre d'arrivée du courant 5.Commutateur selon revendication 4 caractérisé par le fait que chaque lamelle de l'étrier est découpée en forme de U chaque branche de U étant terminée par une queue de largeur moi n- dre que la largeur de la branche dont elle est le prolongement. Les quatre queues pénètrent dans quatre ouvertures rectangulaires de l'équerre d'arrivée de courant. 6. Commutateur selon l'ensemble des revendications 2 à 5 caractérisé par le fait que le bouton étant en position médiane le ressort appuie l'étrier par ses quatre branches sur l'équer- re et la bouton sur l'axe, les plats du bouton sur le plat de l'axe et que ces pièces sont en équilibre stable, mais que si l'on incline le bouton vers la droite ou vers la gauche le ressort du mécanisme prend une inclinaison telle qu'il provoque le basculement brusque de l'étrier sur deux des queues de ses branches, les deux autres coulissant dans les trous de Itéquerre d'arrivée de courant ce qui provoque la fermeture brusque du grain d'argent de l'étrier sur l'un des contacts fixes du socle. La position finale du ressort assure l'équilibre stable du bouton et de l'étrier dans cette position. 7. Commutateur selon l'ensemble des revendications 2 à 5 caractérisé par le fait que le retour du bouton en position médiane opéré par un léger effort sur ce bouton, à l'encontre de l'effort du ressort du mécanisme, amène ce ressort dans une position telle qu'il provoque le basculement brusque de l'étrier en sens inverse du précédent et sur les deux queues précédentes, les deux autres queues coulissant dans les trous de l'équerre, ce qui provoque la séparation brusque du grain d'argent et du contact fixe sur lequel il s'était reposé. A la fin de cette manoeuvre les pièces en mouvement sont revenues dans la position médiane initiale. 8. Commutateur selon revendication 4 caractéri,e par le fait que l'étrier porte un contact supplémentaire pouvant coopérer avec un contact fixe formant troisième départ de courant permettant d'alimenter un circuit dans la position médiane. 9. Commutateur selon revendication 4 caractérisé par le fait que l'étrier porte à sa partie supérieure un marteau isolant qui vient acti-onner des empilages de Contacts du genre de ceux employés dans les "Jacks" utilisés en radio ou en téléphonie, ou des équipages de contacts glissants. IO. Commutateur selon revendication 4 caractérisé par le fait que l'étrier est massif et ne constitue qu une seule pièce avec le marteau et qu'il pivote successivement dans la manoeuvre à gauche ou à droite du bouton par ses arêtes inférieures, sur l'équerre d'arrivée du courant, sur laquelle il peut être guidé par un pied central conique ou ogival coulissant dans une ouverture de l'équerre ou par tout autre moyen de guidage approprié. Le ressort du mécanisme peut alors être remplacé par deux ressorts latéraux placés sur chaque face de l'étrier. II. Commutateur selon l'ensemble des revendications 2 à 4 caractérisé par le fait que l'étrier est inversé par rapport à l'équerre d'arrivée de courant et que la position des plats sur l'axe et le bouton est également inversé, le ou les ressorts de traction du mécanisme étant alors remplacés par un ou deux ressorts de compression tenus entre des coupelles articulées respectivement sur la queue du bouton et sur l'étrier, ces ressorts étant maintenus rectilignes par des queues sorties de ces coupelles ou tout autre dispositif de guidage analogue. 12. Commutateur selon revendication 2 caractérisé par le fait que le crantage du bouton en position médiane, pouvant aussi être complété par des crantages facultatifs en position extrêmes, ntest plus obtenu par l'appui d'un plat venu des alésages du bouton sur un plat venu sur l'axe du boitier, mais par un cran venu sur l'axe coopérant avec un bossage venu sur le bouton, ou inversement par un cran venu sur le bouton coopérant avec un bossage venu sur 1 'axe. Commutateur selon revendication 2 caractérisé par le fait que le crantage du bouton est réalisé par un pion à ressort coopérant avec des logements, l'un et les autres portés indifféremment par le bouton et le socle. I4. Commutateur selon revendication 2 caractérisé par le fait que le crantage du bouton est réalisé par un galet monté sur un levier à ressort, galet coopérant avec les logements portés par le bouton. I5. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, pouvant être combinées entre elles ou utilisant des organes de fonctionnement analogues à ceux décrits comme par exemple le remplacement des ressorts à boudin par des ressorts à lames, métalliques ou sortis directement de pièces en matière plastique de bonnes qualités d'élasticité comme par exemple les résines polyacetal. Ce commutateur est caractérisé par le fait qu'il est utilisable dans toutes les applications aux matériels électromécaniques et spécialement sur les véhicules automobiles, mais tout particulièrement sur les combinateurs ou bottiers de commandes électriques placés sur la planche de bord ou à proximité du volant de ces véhicules.