Brevet FR2294484A1 — publié le 19760709

La présente invention concerne un clavier et plus particulièrement un clavier pour la commande sélective de données d entrée alpha-numériques ou autres dans des dispos sitifs électriques ou électroniques tels que des imprimantes, des calculatrices, des ordinateurs, etc. On connalt déjà depuis un certain nombre d'années des claviers servant à ltentrée sélective de données pour machines à écrire calculateurs, ordinateurs ou autres appareils, ces claviers étant à fonctionnement manuel ou électrique. Pius récemment un certain nombre de dispositifs de dimensions relativement faibles, tels que des calculatrices électroniques à piles des imprimantes ou des dispositifs analogues ont été créés et, bien que le coût constitue un élément principal la complexité des éléments de ces structures et leur assemblage a fait passer au second plan, pour ces dispositifs, les justifications économiques, à ltexception de cas très particuliers.A titre d'exemple, une calculatrice qui multiplie, divise ajoute et soustrait, et dont le court est e 1 ordre de 2.000 francs. ne peut etre utilisée raisonnablement par des écoliers pendant leur scolarité, lorsqu'un grand nombre de ces dispositifs est nécessaire. En outrer en plus du problème économique résultant du cout initial relativement élevé de ces dispositifs, leur utilisation continuelle ou très fréquente dans un but éducatif se traduit par des frais d'entretien et de déplacement très Importants, ce qui complique encore le problème économique. - La présente invention a pour but de créer un clavier efficace, relativement simple, facile à fabriquer et de faible cout, pour l'introduction de données d'entrée choisies par l'opérateur, ce clavier étant destiné à des calculatrices électroniques, des ordinateurs; des imprimantes ou dispositifs analogues, de façon que la durée de vie du clavier soit augmentée et que son entretien et ses réparations éventuelles soient faciles. A cet effet, la présente Invention concerne un clavier caraczérisé en ce qu il comporte une plaque munie dsun ensemble de fenêtres. des ressorts de forme allongée associés chacun à une fenêtre une première extrémité de chacun des ressorts entant fixée à la plaqu2 la seconde extrémité des ressorts et la plaque levant munies de moyens magnéTique3 assurant une attraction réciproque la seconde extrémité des ressorts étant attirée et maintenue contre la plaque. iVélas ticité des ressorts poussant la seconde extrémité contre la plaque, un premier moyen de contact étant prévu à la seconde extrémité de chacun des ressorts,' un second moyen de contact coopérant avec le premier moyen de contact et avec une touche logée dans chaque fenetre, chaque touche permettant d'exercer un effort sur le ressort correspondant entre ses extrémités la pression initiale exercée sur la touche assurant ïe fléchis sement du ressort et la pression supplémentaire servant à vaincre ltattraction du moyen magnétique pour amener les contacts en position de travail. De façon plus particulière le ressort associé à chaque touche est un ressort-lame dont SPélasticité propre le ramène normalement en position haute de repos et maintient également la touche en contact avec la plaque supé- rieure du boîtiers préparant ainsi la commande manuelle. Un tel ressort-lame peut se fabriquer en bronze au phosphore ou autre matériau présentant une certaine élasticité propre tout en permettant un bon contact électrique entre une extrémité du ressort-lame fixé sous la surface du boiter et relié par exemple électriquement à une barre de distribution commune, mise à la masse et servant de support pour tous les ressorts lames disposés essentiellement parallèlement les uns aux autres. Pour réduire les frais de montage et dYassemblage, on peut réaliser, par un simple estampage, un ensemble constitué par les ressorts-lames et la barre de distribution de support, dans le même bronze au phosphore. Llextrémité libre de chaque ressort-lame est maintenue en position haute de repos par l'élasticité propre du matériau; toutefois, suivant une- caraztéristique de l'invention9 ljextrémité libre en saiilie de chaque ressort-lame comporte également une partie ferromagnetlque faisant corps avec elle et venant sur une bande de matière magnétique prévue sur ia surface inférieure de la plaque supérieure du boîtier, afin de créer une force dq retenue magnétique supplémentaire. agissant contre '8action d'enfoncement du ressort-lame lorsqu'on enfonce manuellement la touche correspondante. On cit immédiatement que lvélasticité propre du ressort lame et la force de reterce suppiémentaire créée par l'aimant évitent tout enfoncement accidentel ae la touche et exigent que l'opérateur exerce une force prédéter- minée pour déclencher le mouvement du ressort-lame â partir de sa position haute de repos vers sa position basse de travail. Cependant dès que la partie ferromagnétique située à l'entré mité libre du ressort-lame sest détachée de l~aimant de maintien la force manuelle nécessaire à l'enfoncement du ressortXlame vers la position de travail correspondant au contact électrique est considérabiement réduite au moins jusqu'à ce que la position de contact soit atteinte; à partir de ce moment la force manuelle nécessaire au mouvement de la touche augmente de nouveau. Après l'établissement du contact de travail, tout enfoncement ultérieur de la touche produit un léger mouvement de glissement de l'extrémité libre de contact du ressortlame et du contact, car 19 autre extrémité du ressort lame est solidaire de la plaque supérieure du boîtiers selon une caractéristique importante de 1'invention, ce mouvement latéral assure un nettoyage automatique des contacts électriques évitant tout incident que pourrait produire une alimentation électrique défectueuse du circuit correspondant, après un certain temps de travail. De façon préférentielle, on prévoit, suivant une autre caractéristique de l'invention, une cale maintenue sous les ressorts lames au voisinage de leurs extrémités fixes9 pour permettre un réglage dans la direction des ressorts--lames et modifier le point de pivotement des ressorts-lames, c'est-à-dire le bras de levier; cela permet de modifier de façon simple l'effort nécessaire à l'enfoncement de la touche correspondante. Corme cette cale vient sous les extrémités de support de tous les ressorts-lamess on peut modifier en commun les efforts manueis nécessaires pour correspondre de façon précise aux conditions de travail de chaque opérateu.. De façon préférentielle 1 ensemble de la cale est maintenu dans des organes de guidage situes sur le coté de la plaque supérieure du boiter, et pour assurer le contact en pression contre lSextrémité supportée des ressorts-lames, on dispose du ruban magnétique supplémentaire noyé dans la face inférieure du boîtier la cale étant alors réalisée en un matériau ferro-magnétique ce qui simplifie non seulement la fabrication mais également le montage et liassemblage du dispositif. La présente invention sera décrite plus en détail à titre d'exemple non limitatif, à l:aide des dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue en plan dun clavier selon I'inention, La figure 2 est une vue de dessous du clavier selon la figure 1 - La figure 3 est une coupe transversale à échelle agrandie selon la ligne 3-3 de la figure 19 - Les figures 4s 5 et 6 scnt des coupes transversales correspondant à la figure 3 et montrant diverses positions de travail du dispositif; La figure 7 est un graphique montrant la relation entre la force et le déplacement des touches dWune unité fonctionnelie. Selon les figures 1 et 2, l'appareil selon lTinvention, qui peut être une calculatrice, un ordinateurS une imprimante ou tout autre dispositif nécessitant lVentrée sélective de données alpha.numériques9 et des entrées fonction nelles correspondantes telles que par exemple l'addition, la multiplication etc. dans le cas d'un calculateur, comprend une plaque supérieure 10, de préférence en matière synthétique ou tout autre matériau isolant, cette plaque étant munie d*un certain nombre de fenetres 12 Les fenetres 12 reçoivent les touches mobiles 14 que l'utilisateu enfonce à la mai, pour la sélection des données dnentrée requises.De façon plus particulière comme le montre la figure 39 les fenêtres 12 ont une forme conique allant en se rétrécissant vers le haut, et il en est de meme des surfaces adjacentes des diverses touches ce qui limite la position haute des touches 14 à la position représentée sur la figure 3. Les touches 14 sont également réalisées de préférence en matière synthétique ou en tout autre matériau isolant. Chaque touche comprend une partie ventrale ou saillie 16 sur la face inférieure. Cette partie en saillie 16 touche un organe mobile 1 dont la position haute représentée sur la figure 3 est la position de repos. Cet organe 18 peut renfoncer et passer par les positions représentées sur les figures 4 et 5 en fonction de ltenfoncement manuel de a touche 14 ce qui amène organe 18 dans la position de travail représentée sur les figures 5 et 6. De façon plus particulière, l'organe mobile 18 est de préférence un ressort-lame qui coopère en son centre avec organe en saillie 16 de la touche 14; une extrémité du ressort-lame est fixée à une barre de distribution 20. Un ensemble de ressorts-lames en saillie est réparti en parallèle; chaque ressort lame est fixé à la barre de distribution 20, comme cela apparaît très bien sur la figure 2, par collage ou par tout autre moyen sur la surface inférieure de la plaque supérieure 10 du bottier. Les ressortsulames 18 font de préférence corps avec la barre de distribution 20; ces ensembles sont réalisés en bronze au phosphore ou en tout autre matériau élastique analogue à la fois élastique et conducteur d'électricité.L'élasticité est nécessaire pour que les divers ressorts-lames 18 soient maintenus en position haute de repos comme cela est -représenté sur la figure 3, de façon à maintenir les touches correspondantes 14 eh position haute de repos. La conductivité des ressorts-lames 18 est nécessaire pour former des chemins de passage du courant vers la barre de distribution 20 en bronze de phosphore et vers un point commun du circuit électrique (non représenté), ce peint commun étant dans la plupart des cas la masse. L'extrémité libre de chacun des ressortslames 18, en-dessous du point de contact avec la partie en -saillie 16 des touches correspondantes 14 > rencontre la surface inférieure du boîtier sous l'effet de l'élasticité naturelle du bronze au phosphore; il est également intéressant de prévoir une partie 22 en matériau ferromagnétique, attirée vers le haut contre une bande isolante' 24 en matériau magnétique, noyée de façon adéquate sous la surface inférieure de la plaque supérieure 10. Ainsi, une seule bande 24 sert à maintenir les extrémités libres des ressorts lames 18 en position haute de repos, de façon que, dans chaque cas, il y ait une force de retenue supplémentaire agissant dans le sens contraire de l'enfoncement et résultant de l'élasticité propre du ressort.Ainsi, lorsqu'une touche 14 commence à s'enfoncer, son mouvement d'enfoncement est gêné à la fois par l'élasticité du ressort lame 18 et par la force de retenue de la bande magnétique 24 située à son extrémité. En conséquence, il faut que l'utilio sateur exerce une force initiale relativement importante à l'aide du doigt ce qui évite tout enfoncement accidentel d'une touche 14. Pendant cet enfoncement initial, le ressort lame 18 fléchit en son centre comme cela est très bien repue senté sur la figure 49 sous l?effet de la force globale de retenueS ce qui correspond graphiquement à la position A de la figure 7. Lorsque la force de retenue magnétique a été vaincue, le ressort-lame se déplace rapidement de la position de la figure 4 à la position de la figure 59 et l?effort manuel qu'il est nécessaire d'exercer diminue notablement comme le montre le point B du graphique de la figure 7.Lorsque la position de la figure 5 est atteinte, un contact en or 26, situé à l'extrémité libre du ressort-lame 18, touche un contact disposé en dessous et représenté schématiquement en 28, ce qui ferme le circuit électrique avec ce'contact 28) cela correspond à la position de travail de la touche 14 et du ressort-lame 18 correspondant9 si bien que le signai d'entrée voulu est envoyé dans ltappareil. Dès que le contact électrique a été établi, toute poursuite du mouvement d enfoncement de la touche 14 se traduit par un fléchissement supplémentaire du ressortolame 18 comme représenté sur la figure 6; du fait de l'augmentation de résistance provenant du contact de l'extrémité libre du ressortlame 18, l'intensité de l'effort nécessaire pour effectuer cet enfoncement de la touche augmente comme le montre le point C de la figure 7; cela indique immédiatement à l'utilisateur que le contact électrique voulu a été établi. I1 résulte du fléchissement du ressort-lame 18 représenté sur la figure 69 une modification de la position rectiligne entre le point d'application du ressort lame 18 et son contact d'extrémité 269 en conséquence le contact 26 se déplace latéralement sur le contact 28 assurant ainsi un mouvement de frottement et de nettoyage automatique au cours de chaque contact. Il en résulte une réduction du nettoyage et autres travaux d'entretien, pendant des périodes prolongées; en outre9 comme le bronze au phosphore dans lequel sont réalisés les ressortsWlames 18 conserve son élasticité pendant des durées prolongées, le bon fonctionnement de l'ensemble du clapier se conserve pendant toute sa durée de vie sans nécessiter d'entretien ou de répalations importantes. Comme les conditions t'd attaque" des touches par les divers utilisateurs peuvent être très différentes, il est prévu un dispositif mécanique supplémentaire relativement simple permettant de faciliter le réglage de la force nécessaire à l'enfoncement de chaque touche 14 et de Controier en même temps le réglage de la force nécessaire à l'enfoncement dune touche quelconque, de façon à uniformisez les conditions "d'attaque" pour toutes les touches.Selon notamment les figures 2 et 3, cette modification de l'attaque d'une touche est assurée très simplement à l aide d'une cale 30 qui vient se loger sous les ressorts-lames 18 au voisinage de leur point de contact avec la barre de support 30; cette cale est montée coulissante sur des chariots 32 au voisinage de l'extrémité supérieure de la plaque 10 de manière à coulisser dans la direction longitudinale des ressorts-lames 18 et à modifier le point d'appui pivotant des ressorts-lame 18 en modifiant leur bras de levier et par suite la force nécessaire à l'enfoncement de chaque touche 14. Pour permettre ce réglage une bride prévue au niveau du bord de la cale 30 comporte un orifice fileté coopérant avec une vis de réglage 32 qui traverse ie bord de la plaque 10 rabattu vers ie bas et se relises par son extrémité extérieure à une vis de réglage 34. En tournant la vis de réglage 34, on fait avancer ou on fait reculer la cale et 1 on modifie ainsi les-conditions d'attaque de toutes les touches 14.Comme la cale 30 est monte coulissante par ses coins de manière à assurer. le contact continu avec les ressorts--lames 18 dans la partie centrale du bottier, cette cale 30 est de préférence en matériau ferromagnétique et vient se plaquer contre la face inférieure du boitiez sous l'effet des bandes magnétiques supplémentaires 36, comme cela ressort très clairement de la figure ?, .'attraction magné tique de ces bandes agit vers le haut sur le parties adjacentes de la cale por presser la partie adjacente di ressort lame 18 contre la surface inférieure du boitier. Bien entendu 1 invention n est pas limitée à l'exemple de réalisation ci--dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir dautes formes et vautres modes de réalisation, sans pou:: cela sortir di cadre de l'invention. R E V E N D I C A T T O N S 10) Clavier caractérisé en ce quil comporte une plaque munie diun ensemble de fenetres, des ressorts de forme allongée associes chacun à une fenêtre > une première extrémité de chacun des ressorts étant fixée à la plaque, la seconde extrémité des ressorts et la plaque étant munies de moyens magnétiques assurant une attraction réciproque, la seconde extrémité des ressorts étant attirée et maintenue contre la plaque llélasticité-des ressorts poussant la seconde extrémité contre la plaque, un premier moyen de contact étant prévu à la seconde extrémité de chacun des ressorts9 un second moyen de contact coopérant avec le premier moyen de contact et avec une touche logée dans chaque fente, chaque touche permettant dVexercex un effort sur le ressort correspondant entre ses extrémités, la pression initiale exercée sur la touche assurant le fléchissement du ressort et la pression supplémen taire servant à vaincre l'attraction du moyen magnétique pour amener les contacts en position de travail. 20) Clavier selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des ressorts allongés est un ressort-lame. 30) Clavier selon la revendication 1, caractérise en ce que la pression exercée sur une touche permet de sXassurer que les moyens de contact se touchent dvabord llun l'autre, toute pression supplémentaire exercée sur la touche provoquant le glissement relatif des moyens de contact. 40) Clavier selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première extrémité de chaque ressort- lame coopère avec une cale réglable longitudinalement par rapport au ressort, de façon à modifier le point de support réel de chaque touche. 5 ! Clavier selon la revendication 1, caractérisé en ce quil comporte un ensemble de ressorts allongés réunis à une seule barre de distribution pour former une unité de construction.