Brevet FR2496972A1 — publié le 19820625

La présente invention a pour objet un interrupteur actionné par un bouton-poussoir pour ouvrir ou fermer un circuit électrique relié à cet interrupteur et-réalisé de préférence sous la forme d'un circuit imprimé, ainsi qu'un clavier comprenant plusieurs de ces interrupteurs. L'invention est utilisable, notamment, dans les claviers de numérotation des postes téléphoniques et dans les dispositifs d'introduction de données associés aux ordinateurs et calculateurs électroniques. De tels interrupteurs à boutons-poussoirs exigent qu'une action de déclenchement élastique notable - impression tactile - apparaisse durant l'opération de commutation pour permettre à l'opérateur de sentir le moment de fermeture du contact lors de l'actionnement du bouton-poussoir. Ces interrupteurs doivent posséder une course relativement longue du poussoir (3 à 4 mm par exemple). En outre, leur durée de vie doit être particulièrement longue et il est couramment demandé qu'aucun signe d'usure n'apparaisse après plusieurs millions de manoeuvres. Des interrupteurs à boutons-poussoirs de type connu et possédant des dispositifs élastiques de basculement brusque constitués par des petites plaquettes métalliques flexibles ne répondent pas à ces exigences. Il a donc été envisagé d'utiliser non plus des plaquettes métalliques élastiques, mais des ressorts hélicoidaux. Des interrupteurs à boutons-poussoirs utilisant des ressorts hélicoldaux, ou des claviers constitués de tels interrupteurs, sont décrits, notamment, dans les demandes de brevets français nO 74 36909, 76 27157 et Aû 22656. La demande de brevet français nO 74 36909 concerne plus particulièrement un clavier comportant des moyens de contact constitués par des ressorts hélicoidaux disposés selon un arrangement matriciel de lignes et de colonnes. En position de repos, les ressorts de ligne sont séparés des ressorts de colonne au moyen de barres transversales. L'enfoncement d'une touche provoque la déformation, au niveau de cette touche, du ressort de ligne correspondant qui vient alors en contact électrique avec le ressort de colonne correspondant, de part et d'autre de la barre transversale associée. Un tel dispositif est complexe et la mise en oeuvre est délicate. En outre, il n'utilise qu'un seul ressort pour toute une ligne ce qui impose un espace minimal non négligeable entre les ressorts de colonne afin d'éviter que le ressort déformé vienne accidentellement en contact avec le ressort de colonne voisin de celui correspondant à la touche manoeuvrée. Ce clavier est donc nécessairement volumineux. La demande de brevet français nO 76 27157 concerne plus particulièrenient un mécanisme de commutation électrique comprenant deux bornes de contact dont l'une est reliée à une extrémité d'un ressort hélicoldal, et un organe de commande du type bouton-poussoir destiné à faire fléchir sélectivement le ressort afin qu'il vienne au contact de l'autre borne et ferme ainsi le circuit électrique. Selon le mode de réalisation décrit, le ressort présente une première branche verticale dont la partie inférieure enserre une broche de contact, et une seconde branche sensiblement horizontale et réunie à la première branche par une portion courbée. L'extrémité de cette seconde branche, qui a tendance à se redresser, vient appuyer contre la face inférieure d'un poussoir d'une touche .L'enfoncement de cette dernière repousse cette extrémité vers le bas jusqu'à ce qu'elle vienne en contact avec une seconde broche de contact verticale s'étendant depuis la base du boîtier jusqu'au voisinage de la face inférieure du poussoir. Il est bien évident que le ressort qui se présente au repos sous la forme d'un L ne peut être fléchi jusqu'à se présenter sous la forme d'un U. Ce dispositif ne peut donc pas être utilisé pour assurer la connexion entre deux points d'un circuit imprimé sans utiliser des broches de contact intermédiaires. a demande de brevet français no 80 22656 concerne un interrupteur à bouton-poussoir qui comprend un ressort hélicoldal utilisé pour produire une impression tactile et aussi, selon un mode de réalisation particulier, pour maintenir les boutons-poussoirs en position de repos ou les y ramener après relâchement. Ce ressort ne participe donc pas à la connexion électrique proprement dite, cette fonction étant assurée par un contact en pont constitu par une plaquette ressort en forme de S ou de 2. La présente invention a donc pour objet un interrupteur à bouton-poussoir comprenant un ressort hélicoïdal conducteur utilisé pour assurer un contact en pont entre deux parties d'un circuit imprimé associé ainsi que pour fournir la force de rappel du bouton-poussoir en position repos. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant exposés de façon plus détaillée dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif et en se reportant aux figures annexées qui représentent - la figure 1, une vue en coupe en élévation d'un interrupteur à bouton-poussoir réalisé conformément à la présente invention - la figure 2, une vue éclatée partiellement découpée d'un clavier à interrupteurs à boutons-poussoirs semblables à celui de la figure 1. On décrira tout d'abord, en se reportant à la figure 1, un exemple de réalisation d'un interrupteur à bouton-poussoir réalisé conformément à la présente invention. L'interupteur à bouton-poussoir de la figure 1 comprend un boîtier 1 réalisé en matériau isolant et possédant, par exemple, une section carrée, à l'intérieur duquel est positionné un poussoir 2 pouvant se déplacer dans la direction axiale. Ce poussoir est actionné par une touche 3. Selon un mode de réalisation préféré, la touche 3 et le poussoir 2 forment un ensemble monobloc en matériau isolant moulé, la partie formant poussoir se présentant sous la forme d'un plateau carré de faible épaisseur devant celle de la partie formant la touche et dont la largeur est supérieure à celle de la touche. La partie centrale de ce plateau comporte un branchement 4. La partie supérieure du boîtier 1 comporte une ouverture 5 à travers laquelle émerge la touche 3 et qui est délimitée par une surépaisseur 6 afin d'obtenir un meilleur guidage de cette touche. La paroi interne du boîtier 1 comprend deux logements 7a et 7b dans lesquels sont maintenues les extrémités d'un ressort hélicoldal 8. La paroi supérieure de chaque logement formant un angle d'environ 450 au-dessus de l'horizontale, le ressort hélicoïdal est du type monostable, c'est-à-dire qu'il ne possède qu'un état stable, celui dans lequel sa convexité est tournée vers le haut. Le ressort hélicoidal 8 est placé selon la diagonale du boîtier. Cette disposition permet, sans aucun agrandissement des dimensions extérieures de l'interrupteur, l'utilisation d'un ressort plus long et par conséquent une action plus douce ainsi qu'un taux de fatigue moins élevé de ce ressort. Les extrémités du ressort 8 sont maintenues dans les logements par l'intermédiaire d'une plaque isolante 9 pourvue de deux surépaisseurs 10 disposées selon la diagonale de la plaque et'dont la face supérieure est inclinée à 450 environ de façon à être parallèle à la paroi supérieure du logement correspondant. Cette plaque comporte également un trou central 11. Elle repose sur le fond du boîtier 1 constitué par une plaque de circuits imprimés 12 portant notamment deux plates-formes de contact 13a et 13b. On décrira maintenant le fonctionnement de l'interrupteur à bouton-poussoir de la figure I. Au repos, c'est-à-dire en l'absence de pression exercée sur la touche 3, la partie centrale du ressort hélicoldal U exerce une pression verticale dirigée vers le haut sur le bombement central 4 du bouton-poussoir 2-3. Celui-ci est repoussé vers le haut et la partie périphérique supérieure du poussoir 2 vient buter contre un épaulement 14 prévu à l'intérieur du boîtier 1. Les plates-formes de contact 13a et 13b de la plaque de circuits imprimés 12 sont électriquement isolées l'une de l'autre. -Lorsqu'une pression supérieure à la tension du ressort hélicoïdal 8 est exercée sur la touche 3, la convexité de ce ressort s'inverse brusquement. La partie médiane de ce ressort 9râle au trou central 11 prévu dans la plaque isolante 9 vient alors s'appuyer contre les plates-formes de contact 13a et l3b qui sont ainsi électriquement reliées. Dès que la touche est relâchée le ressort hélicoïdal 8 revient dans sa position de repos représentée sur la figure 1 : il repousse le poussoir et la touche vers le haut, et la liaison électrique en pont entre les plates-formes de contact 13a et 13b est ainsi interrompue. L'interrupteur à bouton-poussoir de la figure 1 est donc de conception simple et son fonctionnement répond aux critères précédemment mentionnés. Cet interrupteur peut constituer l'élément de base d'un clavier dont un exemple de réalisation est illustré par le schéma de la figure 2. Le clavier de la figure 2 comprend notamment un boîtier 1' constitué d'une pluralité d'alvéoles identiques à celui du boîtier 1 de la figure 1. Dans chaque alvéole on introduit, de bas en haut, un ensemble touche-poussoir 3-2 jusqu'à ce que la face supérieure du poussoir vienne s'appuyer contre l'épaulement 14 prévu sur la paroi interne de l'alvéole. Le ressort hélicoldal 8 est ensuite positionné de telle façon que ses extrémités pénètrent respectivement dans les logements 7a et 7b de l'alvéole. Ce ressort est maintenu en place par l'intermédiaire de la plaque isolante 9 munie de ses deux surépaisseurs ou pions de calage 10, dont la face supérieure est de préférence convexe. Selon l'utilisation, on dispose soit d'une plaque élémentaire 9 pour chaque alvéole, soit d'une plaque unique pour le clavier. La carte de circuits imprimés 12 pourvue d'une pluralité de plates-forrnes de contact 13a et 13b, constituant le fond du boîtier 1' est ensuite mise en place. Le centrage de cette carte ainsi que sa fixation sont assurés grâce à des trous de centrage 16 prévus sur le pourtour de la carte et à des pions de centrage correspondants 15 prévus sur le boitier 1'. Le scellement s'effectue selon des moyens connus (collage, fusion thermique ou par ultra-sons). La connexion extérieure des différents circuits de la carte et donc du clavier s'effectue ensuite de façon connue par l'intermédiaire d'un connecteur enfiché à une extrémité de contact 17 de la carte. On voit donc que le montage de ce clavier est particulièrement simple, ce qui réduit d'autant son prix de revient. A ce clavier peut être également associée une feuille de circuits souples. On prévoit alors une plaque supplémentaire de fond de boîtier qui est utilisée pour le maintien de cette feuille et pour la fermeture du bottier 1'. On peut également prévoir, associés à chaque poussoir, deux flasques verticaux 18 disposés à la périphérie du bombement 4 selon deux parallèles à l'axe longitudinal du ressort hélicoldal 8 afin d'assurer le guidage de ce ressort. I1 est bien évident que la description qui précède n'a été fournie-qu'à 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 comprenant un boîtier en matériau isolant à l'intérieur duquel un poussoir peut se déplacer axialement et au fond duquel est disposée au moins une plate-forme de contact, cet interrupteur comprenant également des moyens de contact actionnés par le poussoir pour ouvrir ou fermer sélectivement une liaison électrique avec ladite plate-forme, ainsi que des moyens de déclenchement brusque, caractérisé par le fait que lesdits moyens de contact et lesdits moyens de déclenchement brusque sont constitués par un unique ressort conducteur hélicoidal (8) comprimé axialement. 2. Interrupteur tel que défini en 1, caractérisé par le fait que ledit ressort hélicoïdal (8) est dimensionné de façon à assurer également le rappel dudit poussoir dans une position de repos. 3. Interrupteur tel que défini en-l ou 2, caractérisé par le fait que ledit ressort hélicoïdal (8) a ses extrémités maintenues dans des logements (7a,7b) pratiqués dans la partie inférieure dudit boîtier. 4. Interrupteur tel que défini en 3, caractérisé par le fait que lesdits logements (7a,7b) sont complétés par des pions de calage (10) solidaires d'une plaque isolante (9). 5. Interrupteur tel que défini en 3 ou 4, caractérisé par le fait que l'axe longitudinal desdites logements (7a,7b) est incliné vers le poussoir (2) de façon qu'en position de repos ledit ressort hélicoldal (8) est cambré, la convexité tournée vers le poussoir (2). 6. Interrupteur tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend également une carte de circuits imprimés (12 constituant le fond dudit boîtier (1) et portant lesdites plates-formes de contact (13a,13b), et sur laquelle repose ladite plaque isolante (9). 7. Interrupteur tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend également une feuille de circuits souples portant lesdites plates-formes de contact ainsi qu'une plaque de fond supportant la feuille de circuits souples et fermant ledit boîtier.