Brevet FR2358736A1 — publié le 19780210

La présente invention concerne une résistance variable comportant deux pistes disposées parallelement sur un substrat rigide isolant, formées par deux dépôts continus d'épaisseurs constantes sensiblement égales dont l'un au moins est en un matériau électriquement résistant, reliées entre elles par un galet conducteur se déplaçant par roulement dans leur direction. L'invention concerne plus particulièrement des potentiomètres miniature susceptibles d'être adaptés sur des plaquettes de circuits imprimés, utilisables par exemple pour l'équipement des récepteurs de télévision. Dans une résistance à deux pistes et à contacts mobiles établis au moyen d'un galet roulant, il est essentiel que les forces de contact exercées par ledit galet sur chacune des dites pistes demeurent sensiblement égales, et ceci quel que soit le profil des pistes, notamment si ce profil présente des inégalités d'épaisseur ou des aspérités. Ainsi, on obtient entre le galet et les pistes des valeurs de résistances de contact stables, et on évite la dégradation des pistes soit par l'effet de microétincelles liées à des ruptures de contact, soit par une friction du galet non accom pagnée de rotation. Une disposition visant à 11 équilibrage desdites forces de contact est mise en oeuvre dans un modèle de potentiomètre qui fait l'objet du brevet allemand nO 609 255. Selon ce brevet, le. galet de contact, en forme de diabolo, est solidaire d'un axe à extrémités arrondies. I1 est maintenu entre une large piste sur laquelle il repose par ses deux bandes de roulement et deux lames de ressort lisses qui appuient symétriquement sur les deux extrémités de son axe, et dont les faces internes sont en forme de rainure trapézoidale encadrant les extrémités arrondies de l'axe du galet. Les deux lames de ressort dessinent un V dont la partie ouverte regardela piste, ledit galet étant placé entre les branches du V. De la sorte, le galet, dont l'axe n'est pas immobilisé dans des paliers et peut ainsi se déplacer de façon limitée le long des lames de ressort, est capable, par de légers basculements, de suivre d'éventuelles inégalités de la piste. L'inconvénient d'une telle disposition est de nécessiter l'emploi de lames de ressort strictement identiques, tarées au besoin. Sinon, les pressions exercées par chacune des deux lames sont dif férentes et le galet porte alors préférentiellement sur l'une de ses deux bandes de roulement plutot que symétriquement sur les deux. I1 en résulte une usure prématurée de la piste, par pression mécanique excessive sur la bande de roulement ou la force d'application est la plus élevée, par des étincelles dues à de mauvais contacts sur l'autre bande de roulement. Lorsque la piste a une faible épaisseur -c'est précisément le cas pour les potentiomètres à couche mince de petite dimension- cette couche est rapidement détériorée. L'invention a notamment pour but la réalisation d'une résistance variable à contact par le moyen d'un galet de roulement, dans laquelle les pression de contact sur les deux pistes sont bien égales de façon à obtenir ainsi de bons contacts. L'invention a également pour but la réalisation d'une résistance variable formée de peu d'éléments, que l'on peut assembler aisément et rapidement. Selon l'invention, une résistance variable comportant deux pistes disposées parallèlement sur un substrat rigide isolant, formées par deux dépôts continus d'épaisseurs constantes sensiblement égales dont l'un au moins est en un matériau électri- quement résistant, reliées entre elles par un galet conducteur se déplaçant par roulement dans leur direction, est remarquable notamment en ce que ledit galet est logé dans un curseur fait en une susbtance semi-élastique isolante monté sur ledit substrat et en ce qu'il est maintenu appliqué sur lesdites pistes sous l'effet unique d'un élément structural en relief dudit curseur appuyant sur la partie médiane du galet. La force appliquant le galet sur les pistes étant exercé sur la partie médiane de celui-ci, ledit galet peut osciller autour de cette partie médiane et suivre les inégalités possibles des pistes tout en gardant constamment un bon contact avec chacune d'elles. C'est là un premier avantage de la résistance selon l'invention. D'autre part, on obtient automatiquement des pressions de contact égales sur les deux pistes ce qui évite leur usure pré maturée, par pression excessive sur l'une des pistes, par étincelage sur l'autre piste. En effet, la force appliquée centralement sur le galet se divise en deux forces parallèles et de même sens, chacune de ces dernières étant reportée sur une piste. Selon une disposition avantageuse de l'invention, on prévoit de conformer le galet de manière à ce qu'il repose sur les pistes seulement par deux bandes de roulement de largeur égale, situées symétriquement de part et d' autre de la partie médiane du galet. Deux pressions de contact égales sont alors appliquées respectivement sur chaque piste, pressions dont légalité n'est pas affectée par une légère inclinaison du galet. Avantageusement, le galet présente, en sa partie médiane, un profil en creux qui correspond, en moins accentué,à celui, en relief, de l'élément structural du curseur. Ainsi, cet élément structural, en plus de la force qu'il transmet au galet, exerce sur celui-ci, au moins partiellement, un effet de guidage, en l'empêchant de dévier latéralement de sa course. Selon une forme préférentielle de réalisation d'une résistance selon l'inventiog, les deux pistes sont disposées en bordure d'une plaquette supportant des circuits imprimés et le curseur, qui forme une pince, est disposé à cheval sur cette plaquette. Le curseur est déplacé par glissement le long du bord de ladite plaquette. Dans le curseur, on distingue trois parties principales : une première partie, placée au-dessus des pistes, qui comprend les structures nécessaires au logement, au maintien, au guidage du galet, et à l'application de ce galet sur lesdites pistes ; une deuxième partie, formée par deux pattes qui s'appliquent sur la face dorsale de la plaquette opposée à celle sur laquelle reposent les pistes; qui assure, en collaboration avec la partie précédente, Maintien du curseur sur la plaquette, et l'application élastique du galet sur les pistes, et une troisième partie, couvrant le chant de la plaquette et reliant les deux parties précédentes. Le curseur est monobloc. Il est réalisé par moulage dans une matière plastique douée d'une certaine élasticité, ce qui lui confère des qualités elastiques grâce auxquelles il peut se maintenir ,par lui-même, s-ur la plaquette et obliger le galet à demeurer ap pliqué sur les pistes. L'emploi d'un élément élastique auxiliaire, une lame de ressort par exemple, s'avère ici inutile. I1 en découle une notable simpMfication de construction par rapport aux réalisations selon l'art antérieur. Les structures intérieures du curseur, en sa partie qui abrite le galet, sont ajustées à la forme de celui-ci, avec des dégagements suffisants pour ne pas entraver - la rotation dudit galet. De cette manière, le galet se trouve parfaitement maintenu et guidé. Par ailleurs, le galet étant maintenu par sa partie centrale et non par ses extrémités, il est inutile de le pourvoir de tourillons. I1 s'ensuit une simplification appréciable de sa structure, ce qui facilite son. usinage. D'autres avantages d'une résistance variable selon l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif. Les figures 1, 2 et 3, représentent une résistance variable à double piste, du type potentiomètre, selon l'invention, dont les pistes sont déposées,par exemple, sur une plaquette supportant des circuits imprimés. La figure 1 est une vue par dessus, en regard de la face supérieure de la plaquette supportant les pistes. La figure 2 est une vue en élévation et en coupe, selon la ligne de coupe Il-Il de la figure 1. La figure 3 est une vue de profil de gauche avec une coupe partielle de la résistance montrée en élévation sur la figure 2. La résistance est composée de cinq éléments : un galet 10 qui repose sur deux pistes 1L et 12 disposées parallèlement en bordure d'une plaquette de circuit imprimé 13, ledit galet étant logé à l'intérieur d'un curseur monobloc 14. Le galet 10 est en forme de diabolo. Ses deux parties en tronc de cône sont symétriques par rapport à son plan médian lOb, au voisinage duquel la section est nettement plus faible que dans les régions de ses extrémités où se situent les deux bandes de roulement lOc et lord. Le galet 10 est en un matériau conducteur, par exemple en laiton recouvert d'une pellicule d'argent afin d'obtenir un bon contact électrique avec les pistes. Les pistes 11 et 12 (dont une partie seulement apparaît sur les figures) se présentent sous l'aspect de deux. rubans rectangulaires qui ont, sur ces figures) une largeur sensiblement égale, ce qui d'ailleurs n'a pas un caractère obligatoire.Par contre, il est souhaitable que les deux pistes aient une épaisseur voisine afin que l'axe longitudinal du galet 10 demeure, en moyenne, parallèle à la plaquette 13. L'une des pistes, par exemple la piste 11, est en un matériau électriquement résistant, tandis que la piste 12 est enun matériau conducteur. Les contacts de liaison avec les circuits extérieurs à la résistance sont pris sur les extrémités des pistes 11 et 12 ; ces contacts ne sont pas représentés sur les figures. Dans le curseur 14, disposé à cheval sur le bord de la plaquette 13,on peut distinguer trois parties. Une première partie 14b ou partie supérieure, est située au-dessus des pistes ll et 12 ; elle forme une sorte de capot, profilé intérieurement à la forme du galet 10 avec des dégagements plus ou moins importants, à l'intérieur duquel est maintenu, tenu et guidé, et dans lequel se met en rotation, ledit galet 10. La deuxième partie, ou partie inférieure, du curseur 14 se compose de deux pattes 15 et 16 qui sont appliquées contre la face dorsale de la plaquette 13 selon deux aires d'appui limitées, respectivement l'aire d'appui 15b et l'aire d'appui 16b.Les deux parties précitées sont reliées entre elles par une partie 14c, latérale à la plaquette 13 et sur laquelle sont prévues, par exemple, des stries 17 destinées à faciliter la manoeuvre du curseur avec le doigt ; les extrémités de la partie 14c glissent contre le bord 13b de la plaquette 13 qui sert à la fois de guide durant les déplacements du curseur et du galet le long des pistes, et de butée de positionnement lors du montage du dispositif. Les parties supérieure et inférieure du curseur 14 forment une sorte de pince de part et d'autre de la partie latérale 14c. Dans cette pince, seules les pattes 15 et 16, du fait de leur minceur relative, peuvent être légèrement déformées, c'est-à-dire écartées de la partie 14b lors du montage sur la plaquette 13 ; de cet écartement résulte la naissance d'une force assurant le maintien et la cohésion de l'ensemble. Le curseur 14 est avantageusement obtenu par moulage d'un matériau plastique présentant le caractère de posséder une certaine élasticité ; on peut utiliser, par exemple, la matériau élastoplastique de la famille des polyacétals désigné sous l'appellation commerciale de HOSTAFORM C, distribué par la firme FARBWERKE HOECHST A.G., dont le coefficient de frottement sur l'arguent ou le laiton est faible. Selon l'invention, le galet est maintenu appliqué sur les pistes 15 et 16 sous l'effet unique d'un élément structural en relief 18 du curseur 14, qui appuie sur la partie médiane lOb dudit galet 10. L'élément structural en relief 18 forme; à l'intérieur du logement du galet 10 dans le curseur 14, une sorte d'arceau qui enveloppe de son arche la partie médiane lOb dudit galet 10 sur environ 1800 (sur la partie du galet opposée aux pistes 11 et 12) et se prolonge ensuite en direction desdites pistes, un espace d'entrée 20, suffisant pour l'introduction du galet dans son logement, étant ménagé entre les jambes dudit arceau. Cet arceau, observé en coupe suivant son épaisseur ainsi qu'il apparait sur les figures 1 et 2, large à sa base, devient étroit à son sommet où il entre en contact avec le galet 10 selon une aire de contact 19 de largeur limitée.Dans cette aire de contact 19, les profils de l'élément 18 et du galet 10 sont arrondis, le premier en relief, le second en creux, suivant des rayons de courbure sensiblement égaux de manière à obtenir un bon ajustage ; on conserve cependant un jeu suffisant entre l'élément 18 et le galet 10 afinfde ne pas entraver la rotation dudit galet. L'élément 18 entourant le galet 10 dans sa partie médiane sur environ 1800 exerce, en plus d'une force d'application dudit galet 10 sur les pistes 11 et 12, un effet de guidage de ce galet. I1 est à noter que la force d'application du galet 10 sur les pistes 11 et 12 s'exerce essentiellement sur une fraction de l'aire de contact 19, celle, 19b, située au sommet de la voûte dudit arceau et au voisinage de ce sommet. Ceci, en raison de ce que la direction de ladite force d'application est sensiblement perpendiculaire au plan de la plaquette 13. Par ailleurs, et de façon avantageuse, on prévoit que l'espace d'entrée 20, sur une courte distance, soit légèrement plus faible que le diamètre de la partie médiane du galet 10. Le matériau du curseur étant semi-élastique, l'espace 20 s'ouvre à l'introduction du galet et se resserre après cette introduction. Le galet reste ensuite verrouillé dans le curseur ce qui presente l'avantage de faciliter l'assemblage de la résistance. De petits dégagements sont prévus autour du galet 10, qui facilitent sa rotation sans nuire à son guidage. C'est la cas de l'espace 21, situe le long des parties latérales tronconiques dudit galet 10, et des espaces 22 et 23 situés le long des faces d'extrémité 10e et 10f, faces sur lesquelles la paroi du curseur exerce un effet de guidage complémentaire de l'effet exercé par l'élément structural 18. L'assemblage d'une résistance telle que décrite est aisé et rapide : on préassemble le galet et le curseur et on réunit ensuite ce sous-ensemble avec la plaquette en veillant à ce que le curseur vienne bien en butée contre le bord 13b de ladite plaquette. La pose du curseur sur la plaquette entraîne, par écartement des pattes 15 et 16, la naissance d'une force élastique qui tend à ramener lesdites pattes 15 et 16 à leur position initiale, d'où un effet de pincement de la part du curseur 14 sur la plaquette 13. Le curseur 14 exerce sa pression, d'une part sur la face postérieure de la plaquette 13 sur les aires d'appui 15b et 16b des pattes 15 et 16, d'autre part sur le galet 10, au voisinage du sommet de la voûte qui dessine l'élément structural 18, et de là, symétriquement sur les plages 11 et 12. - REVENDICATIONS 1.- Résistance variable comportant deux pistes disposées parallèle:ent sur un substrat rigide isolant, formées par deux dépôts clonus d aisseurs constantes sensiblement égales dont l'un au 5-tDinS est ali un matériau électriquement résistant, reliées entre elles par un galet conducteur se déplaçant par roulement dans leur direction, caractérisée en ce que ledit galet est logé dans un curseur fait en une s-uoskance semi-élastique isolante monté sur ledit substrat et en ce qu'il est maintenu appliqué sur lesdites pistes sous l'effet unique d'un élément structural en relief-dudit curseur, appuyant sur la partie médiane du galet. 2.- Resistance selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit curseur est une pièce monobloc à structure de pince, qui est montée à cheval Sur un bord dudit substrat, bord le long duquel sont déposées les deux dites pistes. 3.- Résistance selon l'ensemble des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la partie du curseur qui est située en regard de la face du substrat supportant les pistes forme un capot dans lequel se trouve le galet et sur la paroi intérieure duquel se trouve ledit élément structural en relief. 4.- Résistance selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie médiane du galet sur laquelle appuie ledit élément structural enrelief a une section circulaire inférieure à celles des autres parties du galet. 5.- Résistance selon l'ensemble des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que ledit élément structural forme un arceau, dont le plan moyen est parallèle à la direction des pistes, qui enveloppe par sa voûte, sur environ 1800, la partie médiane du galet. 6.- Résistance selon la revendication 5, caractérisée en ce que le plan moyen dudit arceau est situé sensiblement à une égale distance de deux bandes étroites de roulement du galet selon lesquelles ledit galet prend contact sur les pistes. 7.- Résistance selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que ledit curseur prend appui sur la face postérieure de la plaquette opposée à la face supportant les pistes, par des pattes susceptibles d'une legère deformation élastique. 8.- Résistance selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le curseur est réalisé par moulage d'un matériau plastique de la nuance polyacétal. 9.- Résistance selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le galet est réalisé en laiton recouvert d'une pellicule d'argent.