Brevet FR2468197A1 — publié le 19810430

La présente invention concerne un interrupteur a bouton-poussoir comprenant un boîtier en matériau isolant imini des moyens de guidage du poussoir sur une course axiale déterminée à l'intérieur du boîtier, d'un ressort de rappel du poussoir dans une position de fin de course et d'un ou plusieurs contacts ixes associés des contacts mobiles montés a l'extrémité inférieure du poussoir, une touche coiffant l'autre extrémité du poussoir à l'extérieur du boîtier, et un élément élastique cambré qui est fixé transversalement sur le trajet du poussoir de maniere a se détendre brusquement -ans l'un ou l'autre sens après avoir été entraine au-delà d'une position médiane instable par un déplacement initial dû poussoir De tels types d'interrupteurs a boutons-poussoirs sont requis pour les ensembles d'entrée d'ordinateurs et cal curateurs électroniques, les machines à écrire et les télé- imprireurs. De tels interrupteurs à boutons-poussoirs exigent qu'une action de déclenchement élastique notable apparaîsse durant l'opération de commutation pour permettre à l'opérateur de noter le moment de fermeture du contact lors de l'actionnement du bouton-poussoir. De tels types d'interrupteurs à boutons-poussoirs pour les claviers d'entrée doivent posséder une course particulièrement longue du poussoir (3 à 4 mm par exemple) et doivent posséder une durée de vie utile particulièrement étendue. L'interrupteur doit pouvoir être actionné au moins dix millions de fois sans montrer aucun signe d'usure. Les interrupteurs à boutons-poussoirs possèdent couramment des dispositifs élastiques de commutation rapide qui sont constitués ta de petites plaquettes métalliques flexibles. Dans ce cas, suite à un très grand nombre d'actionnements, le matériau de cette plaquette montre des variations structurelles modifiant, de manière sensible, la caractéristique de déclenchement. Par conséquent, de telles plaquettes de déclenchement ne sot nas antes à l'utilisation dans les claviers d'entrée où elles doivent résister à un nombre très élevé d'astionnements.De plus, avec de tels types de plaquettes, la course du poussoir est minime et permet seulement l'esploi de touches surbaissées comme celles employées sur les calculatrices de broche et non pas l'emploi de touches pour clavier d'entrée du type mentionné plus haut. Des interrupteurs à boutons-noussoirs utilisant des plaquettes élastiques de déclenchement sont connus, par exemple, par le brevet allemand CE-As 2 257 983. De plus, le brevet allemand DE-GM 1 699 017 décrit un interrupteur comortant un élément mobile coulissant et un ressort plat disposé transversalement à l'élément mobile pour obtenir l'effet de déclenchement élastique. De tels interrupteurs a boutons-poussoirs faisant normalement tartie de grands claviers, le diamètre du corps ou boîtier du bouton-poussoir ne doit pas dépasser celui de la touche, en règle générale. Si l'on utilisait de petites plaquettes ou des ressorts plats corme éléments de commutation rapide ces contacts dans ce type d'interrupteur à boutonspoussoirs, cela impliquerait de très petites courses des boutens en raison des dimensions mentionnées ci-dessus. Le but de la présente invention est de fournir un interrupteur à bouton-poussoir à action rapide dans lequel l'élément élastique d'accélération du poussoir peut fonctionner un grand nombre ce fois sans montrer aucun signe d'usure et permettant un déplacement relativement long du poussoir avec une touche de petit diamètre. J Selon la présente invention, ce but est atteint du fait que l'élément élastique d'entraînement brusque du poussoir est un ressort hélicoïdal comprimé entre deux parois du boîtier sur un axe perpendiculaire à celui du poussoir et dont la partie centrale est reliée au poussoir. L'emploi d'un ressort hélicoidal offre, de plus, l'avantage d'une caractéristique élastique relativement douce, pouvant être sélecticnnée à l'intérieur de limites étendues en fonction du diamètre du fil et de la densité des spires. La fixation de ce ressort hélicoïdal est relativexent simple. I1 suffit de prévoir des trous borgnes sur deux faces internes opposées du corps du bouton-poussoir. Les extrémités du ressort sont insérées dans ces trous borgnes et le ressort est dimensionné de façon à être courbé de la touche. La partie centrale du ressort hélicoical est reliée au poussoir Ze manière à pouvoir se déplacer avec celui-ci. Lorsque l'on enfonce le boutonpoussoir, le ressort est dabord comprimé puis, lorsqu'il dépasse la ligne fictive reliant les deux trous borgnes, il se détend dans la direction opposée réalisant ainsi l'action d'entraînement brusque du poussoir en fin de course, donc de fermeture rapide du contact. Selon la disposition de ces deux trous borgnes, il est possible de réaliser une action monostable ou bistable. Lorque les deux trous borgnes sont placés perpendiculairement à l'axe du poussoir, on obtiendra une action bistable (le ressort pouvant prendre deux positions stables). Le boutonpoussoir est alors maintenu enfoncé. Pour obtenir une rupture brusque au retour du bouton-poussoir, il est nécessaire de prévoir également un ressortde rappel du type classique agissant dans la direction de l'axe du bouton, de manière à ramener le poussoir et son ressort hélicoldal transversal dans leurs positions initiales. La force de ce ressort de rappel est telle qu'il ne peut vaincre la résistance du ressort hélicoidal dans sa deuxième position stable (courbure vers le fond du boîtier) qu'après avoir absorbe une énergie supplémentaire due à une nouvelle pression sur le bouton-poussoir. Une des caractéristiques de cette invention présente l'avantage de pouvoir remplacer le ressort de rappel par un pont élastique portant les contacts mobiles pour obtenir le même effet. Lorsque les deux trous borgnes de fixation des ressorts hélicoidaux forment un angle aigu avec l'axe du poussoir, c'est-à-dire lorsqu'ils sont pointés vers la touche, le ressort hélicoïdal n'a plus qu'un état stable (courbure vers le haut). Le ressort se détend encore par flexion vers le bas quand la touche est enfoncée, mais, si l'opérateur ne maintient pas une pression suffisante sur la touche après avoir ressenti cette détente, le ressort hélicoidal revient automatiquement en position initiale en entraînant une rupture brusque du contact. Ceci permet de se passer d'un ressort de rappel complémentaire. Pour faciliter l'assemblage des différents composants de l'interrupteur, il est possible de remplacer les trous borgnes par des entailles sur. la paroi interne du corps de l'interrupteur, et de prévoir des projections moulées sous le couvercle du. boiter qui s'engagent dans ces entailles sur une distance suffisante pour former les trous borgnes de maintien du ressort hélicoldal. Le ressort peut alors être facilement introduit dans ces entailles par le haut puis, en plaçant le couvercle sur le boîtier, les extrémi tés du ressort sont tenues dans la position requise par les projections moulées avec ce couvercle. La liaison entre le ressort hélicoidal et le poussoir est réalisée d'une manière simple : le poussoir possède un trou transversal au travers duquel on fait passer le ressort hélicoidal. Lors de l'actionnement de la touche, la partie centrale du ressort est entrainée par le poussoir et peut donc se déplacer grâce à cette liaison. Lorsque le boîtier de l'interrupteur est de section carrée, il est particulièrement intéressant de placer le ressort hélicoïdal en diagonale à l'intérieur du boîtier. Ceci permet d'employer un ressort plus long entraînant un déplacement plus long et une caractéristique élastique plus douce. Dans l'interrupteur à bouton-poussoir selon l'invention, la contact mobile est conçu sous la forme d'un pont de contact constitué par une plaque flexible en forme de S ou de Z, dont la partie centrale élargie est fixée à l'extrémité du poussoir perpendiculairement à son axe de déplacement dans le boîtier. La forme en S ou en Z de cette plaquette-ressort permet d'obtenir un long déplacement tout en ne demandant qu'un espace réduit. On peut donc utiliser un ressort héli cotidal du type monostable sans qu'il soit besoin d'installer un ressort de rappel complémentaire. Ce type de pont de contact à ressort sert à connecter les contacts fixes disposés dans la partie inférieure du boîtier de l'interrupteur. I1 est également possible de prévoir des encoches sur les extrémités de la plaquette-ressort pour garantir un contact encore plus fiable. Le fait que l'extrémité du poussoir soit creuse présente un avantage supplémentaire en ce qu'une broche, moulée avec la partie inférieure du boîtier, pourra s'insérer dans le logement ainsi formé. Ceci permet d'obtenir un guidage particulièrement précis du poussoir à l'intérieur du boîtier grâce à un dispositif d'une simplicité extrême. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif en se reportant aux figures annexées qui représentent La figure 1, une vue bn coupe en élévation d'un interrupteur à bouton-poussoir selon l'invention. Les figures 2 et 3, des sections, selon la ligne A-A de la figure 1, de deux versions différentes de l'interrupteur à bouton-poussoir selon l'invention. La figure 4, une coupe en élévation au travers d'éléments d'une autre version de l'interrupteur à boutonpoussoir selon l'invention. La figure 1 est une vue en coupe d 'un interrupteur à bouton-poussoir selon l'invention. On voit que le boîtier 1 de l'interrupteur, réalisé en matériau isolant et possédant, par exemple, une section carrée, comporte intérieurement un poussoir 2 guidé pour pouvoir se déplacer en direction axiale. Ce poussoir est actionné par la touche 3. Les contacts fixes 5, shuntés par la plaquette de contact 4 après actionnement de la touche 3 sont placés à la partie inférieure 6 du boîtier. Le ressort de rappel 7 ramène le poussoir 2 dans sa position initiale lorsque la force d'actionnement n'est r'us appliquée à la touche 3. L'action de détente requise est produite grâce au ressort hélicoïdal 8 dont les extrémités 8a et 8b sont maintenues dans les trous borgnes 9 et 10 situés sur la paroi interne du boîtier 1. I1 est préférable que ces trous borgnes soient formés par des entailles dans la paroi interne du boîtier 1, dans lesquelles s'engagent des pattes 13 et 14 moulées avec le couvercle 15. Ceci permet un assemblage très simple du ressort hélicoldal 8, puisqu'il suffit alors de simplement faire glisser celui-ci dans ces entailles, les extrémités 8a et 8b du ressort étant ensuite maintenues en position par les pattes 13 et 14 du couvercle 15 lorsque ce dernier est mis en place.Dans la version montrée dans la figure 1, le ressort hélicoldal 8 est courbé vers le haut et passe par un trou 16 prévu dans le poussoir 2. Ce poussoir 2 comporte un-renfoncement 17 à sa partie inférieure, ce renfoncement étant destiné à une broche 18 moulée avec la partie inférieure 6 du boîtIer 1. Ceci permet un guidage très précis du poussoir 2. Dans la version montrée dans la figure 1, les deux trous borgnes 9 et 10 dé maintien du ressort 8 sont perpendiculaires a l'axe du poussoir. Ceci entraîne une action de détente bistable pour le ressort 8. Un ressort complémentaire est nécessaire pour ramener le poussoir 2 à sa position initiale lorsque la force d'actionnement n'est plus appliquée à la touche 3. Cette action de rappel peut être produite, par exemple, par un ressort de rappel 7 d'un type classique et couramment utilisé aans les interrupteurs de ce type. Pour remplacer ce ressort de rappel 7, il est cependant possible de concevoir la plaquette de contact 4 de sorte qu'elle soit suffisamment élastique pour repousser le poussoir 2 au-delà de la position centrale instable du ressort 8 lorsque la force d'actionnement n'est plus appliquée à la touche 3. Ceci rend superflue l'installation d'un ressort de rappel supplémenttaire 7. La figure 2 est une coupe A-A (fig. 1) au travers d'un interrupteur à bouton-poussoir selon l'invention. Cette figure permet de voir la forme de la plaquette de contact 4 fixée à l'extrémité inférieure du poussoir. Cette plaquette comporte une partie centrale 19 carrée ou rectangulaire, dont les extrémités des bras 20 et 21 viennent en contact avec les contacts fixes ,. Il est possible de prévoir des encoches aux extrémités des as 20 et 21, comme montré dans la figure 2, pour obtenir un meilleur contact (doublement des contacts). La forme spécifique de la plaquette de contact 4 entraîne un déplacer'nt particulièrement long du ressort et une action élastique très douce. Ce long déplacement peut être utilisé pour repousser le bouton-poussoir au delà de la position centrale du ressort 8, de sorte à éliminer le besoin d'un ressort de rappel supplémentaire. La figure 3 est une coupe selon A-A (fig. 1) au travers d'un autre type d'interrupteur à bouton-poussoir selon l'invention. Dans ce cas, le ressort 8 est placé diagonalement à l'intérieur du volter i et est maintenu par les trous borgnes 9 et 10. Cette disposition permet, sans aucun agrandissement des dimensions extérieures de l'interrupteur, d'obtenir un déplacement plus long ?t~s du du ressort d'action rapide 8 ainsi qu'une action plus douce de ce ressort. La figure 4 montre une section longitudinale au travers d'éléments d'un interrupteur d bouton-poussoir selon l'invention. La version montrée ici diffère des précédentes en ce que les trous borgnes 9 et 10 maintenant les extrémités du ressort 8 ne sont pas perpendiculaires à l'axe du poussoir 2.Ceci permet d'obtenir une action monostable du ressort 8, c'est- -dire que le poussoir 2 revient dans sa position initiale lorsque la force d'actionnement n'est plus appliquée à la touche, cette action de rappel étant réalisée par le ressort 8 lui-même. Malgré cela, on obtient une action d'e!nclechement aisément perceptible durant le déplacement du poussoir 2 dans les deux sens dès que le ressort 8 dépasse sa position centrale d d'instabilité. L'emploi d'un ressort hélicoïdal à cet effet centrale ne une action d'enclenchement fiable, même en cas de long déplacement du poussoir, et ne présentant aucune modification de caractéristiques même après un nombre très élevé d'actionnements, dépassant dix millions. I1 est bien évident que la description précédente n'a été faite qurà titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Interrupteur à bouton-poussoir à action rapide, comprenant un boitier en matériau isolant à l'intérieur duquel une tige de commande, ou poussoir dont une extrémité sort du boitier, peut se déplacer axialement entre deux positions extrêmes, des contacts mobiles montés à l'autre extrémité du poussoir face à des contacts fixes respectifs placés à l'intérieur du boîtier, un ressort de rappel tendant à maintenir ledit poussoir dans l'une de ses positions extrêmes, et un élément élastique cambré qui est fixé transversalement sur le trajet du poussoir et fournit l'entraînement rapide du poussoir cans l'une ou l'autre position extrême par flexion brusque dans la direction correspondante, caractérisé par le fait que ledit élément élastique cambré est un ressort hélicoidal (8) dont les extrémités sont fixées à l'intérieur du boîtier (1) et dont la partie centrale est reliée au poussoir (2)de manière à pouvoir se déplacer avec ce dernier. 2. Interrupteur à bouton-poussoir à action rapide selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit ressort hélicoïdal (8) a ses extrémités (8a, 8b) maintenues dans des trous borgnes !9, 10) placés l'un en face de l'autre. 3. Interrupteur à bouton-poussoir à action rapide selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits trous bornes (9, 10) d'encastrement du ressort hélicoïdal (8) sont formés par des entailles internes pratiquées à la partie supérieure des parois dudit boîtier (1) et partiellement obturées par des pattes (13, 14) moulees sous. le couvercle (15) dudit boîtier (1). 4. Interrupteur à bouton-poussoir à action rapide selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé oar le fait que lesdits trous borgnes (9, 10) sont placés à angle drcit par rapport 2 l'axe dudit poussoir (2). 5. Interrupteur à bouton-poussoir à action rapide selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que lesdits trous borgnes (9, 10) sont placés à angle aiqu par rapport à l'axe dudit poussoir (2). 6. Interrupteur à bouton-poussoir à action rapide selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait @ e la partie centrale (8c) dudit ressort héli- coïdal (8) traverse un logement (16) prévu à cet effet dans ledit poussoir (2). 7. Interrupteur à bouton-poussoir à action rapide selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que ledit boîtier (1) présente une section transversale carrée et que ledit ressort hélicoïdal (8) est placé diagonalement à l'intérieur dudit boïtier (1). 8. Interrupteur à bouton-poussoir à action rapide selon l'une qu nelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les contacts mobiles sont conçus sous la forme d'un pont élastique (4) capable d'entraîner ledit poussoir (2) de sa position extrme inférieure jusqu'à une position intermédiaire ou le ressort hélicoïdal (8) peut fléchir en sens inverse en entraidant rapidement ledit poussoir jusqu'à sa position supérieure. 9. Interrupteur à bouton-poussoir à action rapide selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit pont ce contact (4) est consitué par une plaquette-ressort en orme de S ou de Z, dont la partie centrale élargie (19) est fixée à l'extrémité dudit poussoir (2) perpendiculairement à son axe de déplacement à l'intérieur du boïtier (1) et dont les extrémités sont placées en face des contacts fixes (5) montés sur la partie inférieure (6) dudit boîtier (1). 10. Interrupteur à bouton-poussoir à action rapide selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les extrémités de ladite plaquette-ressort sont fendues. 11. Interr-apteur à bouton-poussoir à action rapide selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que l'extrémité dudit poussoir (2) monté à l'intérieur du boîtier (1) est creuse et qu'une broche (18), moulée avec la partie inférieure (6) dudit boîtier (1), s'engage dans la partie creuse à l'extrémité dudit poussoir (2).