Brevet FR2489584A1 — publié le 19820305

La présente invention concerne un élément de clavier en matériau élastique formé d'une seule pièce selon deux sections hémisphériques ou dômes, un dôme inférieur surmonté d'un dôme supérieur de plus petit diamètre, et qui, dans sa partie interne, au niveau de l'intersection des deux dômes, est muni, d'un élément de contact élastique mobile qui, quand l'élément de clavier est en position de travail, est appliqué contre des pistes conduc- trices d'une carte de circuit imprimé servant de support à l'élément de clavier. Un élément de clavier du type précité est disponible dans le commerce comme produit de la firme japonaise Shinetsu Polymer Co. Ltd., à Tokyo. Dans ce produit, l'élément de contact mobile est de forme annulaire. Quand on applique une pression au dôme supérieur, cela déforme d'abord le dôme inférieur de plus large diamètre de l'élément de clavier. Après une certaine course partielle, ce dernier est amené à s'affaisser. En conséquence de quoi, l'anneau de contact vient reposer sur'les pistes conductrices qui se trouvent sous l'élément de clavier. A ce moment, la force d'application est déterminée par la tension du matériau du dôme supérieur. Cette force ne peut excéder la force maximale admissible d'actionnement pour un type correspon- dant de tige de bouton-poussoir. Dans le cas de claviers alphanumériques, cette force est comprise entre 0,5 et 1 N. Un traitement coûteux de la surface des contacts est requis si l'on veut réaliser un contact fiable. Le dôme supérieur tolère une certaine course supplémentaire qui permet de prolonger la période de fermeture du contact. On doit cependant éviter que le dôme supérieur soit lui-aussi amené à s'affaisser. Ceci peut être réalisé en limitant la course de la tige de commande qui fait fonctionner l'élément de clavier. La pression de contact, en fait, se réduit elle-même de la somme des forces de retour des dômes affaissés agissant en sens contraire de la force appliquée. De plus, la courbure sup- plémentaire réduit encore sensiblement la durée de vie de l'élément de clavier. L'objet de l'invention est donc d'améliorer et d'optimiser la fonction d'un élément de clavier à deux dômes. Cet objectif est atteint par le fait que la surface interne du dôme supérieur comporte dans sa partie centrale une portion élastique saillante, et que l'élément de contact mobile est muni d'une surface de sup- port pour ladite portion saillante. Des réalisations avantageuses de l'in- vention sont obtenues par le fait que ledit élément de contact mobile est un petit disque de contact solide comportant au moins un canal d'évacuation d'air qui relie les espaces intérieurs du dôme supérieur et du dôme inférieur; et que les surfaces inférieures de ladite portion saillante et dudit disque 2 2489584 de contact sont de forme galbée. Les avantages que peut réaliser l'invention résultent surtout du fait que l'action sur les extrémités de l'élément de clavier est une connexion nonpositive entre la tige et les pistes conductrices, qui rend possible une pression de contact beaucoup plus élevée qu'auparavant. De la sorte, la force d'application finale moyenne qui est de 3 N quand on a affaire à des claviers alphanumériques, peut devenir entièrement efficace en tant que pression de contact. De cette manière, on peut éviter le traitement coûteux de la surface des contacts. En outre, grâce à la connexion non- positive, il n'est plus nécessaire de prendre des dispositions spéciales en ce qui concerne le bouton-poussoir pour obtenir une limitation de la course de la tige. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite à titre d'exemple non-limitatif en se repor- tant aux figures annexées, qui représentent: - - figure 1, une coupe transversale d'un élément de clavier à deux dômes selon l'invention, à une échelle agrandie, - figure 2, l'élément de clavier de la figure 1, quand il est à moitié abaissé, - figure 3, l'élément de clavier de la figure 1, quand il est compléte- ment abaissé. En ce qui concerne la figure 1, elle représente en coupe trans- versale et à une échelle agrandie un élément de clavier à deux dômes 3 avec une tige 4 et une carte de circuit imprimé 1. L'élément de clavier 3 est en matériau élastique, par exemple du caoutchouc silicone. Le corps de l'élé- ment de clavier est formé d'un dôme supérieur 5 et d'un dôme inférieur 6 qui constituent une seule pièce. Le dôme inférieur 6 a dans sa partie la plus basse un bord 7 à l'aide duquel l'élément de clavier est disposé sur la carte de circuit imprimé 1 qui porte les conducteurs 2. Le dôme supérieur 5 se termine vers l'extérieur (en haut sur la figure) en une surface plane sur laquelle la tige 4 est appliquée sans être serrée ou d'une manière légèrement élastique, ceci n'ayant pour but que de fixer le support. La sur- face interne du dôme supérieur 5 comporte dans sa partie centrale une portion élastique saillante 8 dont la surface inférieuie8a est galbée. Au point de transition entre les deux dômes et dans la partie interne est fournie une lèvre annulaire 9. On insère dans cette dernière un petit disque de contact solide 10 en caoutchouc silicone électriquement conducteur ou autre matériau similaire, qui est fermement connecté au corps de l'élément de clavier par vulcanisation. Ce petit disque de contact comporte sur sa partie externe (à droite sur la figure), au moins un canal d'évacuation d'air 11 par lequel 3 2489584 les espaces intérieurs 12 et 13 du dôme supérieur et du dôme inférieur communiquent. La surface inférieure lOa du petit disque de contact 10 est également de forme galbée. Afin de réaliser l'équilibrage de l'air, on a ménagé dans le bord 7 une fente 14 destinée à laisser passer l'air et qui s'ouvre sur l'extérieur. Quand une force dirigée vers le bas est appliquée à l'élément de clavier 3 dans la direction indiquée par la flèche de la figure 2, par l'action de la tige 4, le dôme inférieur 6 est amené à s'affaiser comme le montre la figure après une certaine course de la tige 4. La force négative qui apparait alors transmet un signal tactile de rétroaction à l'utilisa- teur lors de l'abaissement de la tige. Le disque de contact 10 est de ce fait appliqué sur les conducteurs 2 et les connecte électriquement l'un avec l'autre. La pression de contact qui domine pendant le déroulement de ce processus est cependant limitée par l'élasticité car elle résulte de la tension du matériau du dôme supérieur 5, moins la force de retour du dôme inférieur affaissé. Postérieurement à la réalisation du contact, une course supplémentaire est nécessaire, celle-ci étant effectuée par un effondrement ultérieur du dôme supérieur 5. La figure 3 représente la phase finale d'actionnement de l'élément de clavier, dans laquelle s'établit une connexion non-positive entre la tige 4 et les conducteurs 2 de la carte de circuit imprimé 1 par l'intermédiaire de la portion saillante 8 et du petit disque de contact 10. De la sorte, la presque totalité de la force avec laquelle la tige 4 est mise en action agit sur les contacts. Grâce à la forme galbée des surfaces inférieures de la portion saillante 8 et du petit disque de contact 10, on effectue une transition élastique à la position d'arrêt limite. Il n'est donc dès lors plus nécessaire de prendre des mesures spéciales pour limiter la course. Quand la tige 4 est libérée, l'élément de clavier 3, à cause des forces de retour dont il est fait mention plus haut dans les dômes déformés et 6, revient automatiquement à sa position normale réprésentée par la figure 1. Par conséquent, il n'est pas nécessaire d'avoir recours à des moyens spéciaux pour remettre la tige 4 dans sa position initiale. Quand plusieurs éléments de clavier de ce type sont assemblés pour former un clavier entier, les éléments de clavier individuels 3 sont reliés les uns aux autres par leurs bords 7. Il est bien évident que la description qui précède n'a été faite qu'à titre d'exemple non-limitatif et que d'autres variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Elément de clavier en matériau élastique formé d'une seule pièce selon deux sections hémisphériques ou dômes, un dôme inférieur surmonté d'un dôme supérieur de plus petit diamètre, et qui, dans sa partie interne, au niveau de l'intersection des deux dômes, est muni d'un élément de contact élastique mobile qui, quand l'élément de clavier est en position de travail, est appliqué sur des pistes conductrices d'une carte de circuit imprimé servant de support à l'élément de clavier, caractérisé par le fait que la surface interne du dôme supérieur (5) comporte dans sa partie centrale une portion élastique saillante (8), et que l'élément de contact mobile est muni d'une surface de support pour ladite portion saillante (8). 2. Elément de clavier conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit élément de contact mobile est un petit disque de contact solide (10) comportant au moins un canal d'évacuation d'air (11) qui relie les espaces intérieurs (12, 13) du dôme supérieur (5) et du dôme inférieur (6). 3. Elément de clavier conforme à la revendication 2, caractérisé par le fait que les surfaces inférieures (8a, La) de ladite portion saillante (8) et dudit disque de contact (10) sont de forme galbée.