Brevet FR2532106A1 — publié le 19840224

-1 2 DISPOSITIF INTERRUPTEUR A PLUSIEURS VOIES, TEL QU'UNE COMMANDE MULTIDIRECTIONNELLE POUR JEU ELECTRONIQUE La présente invention concerne un perfectionnement à un dispositif interrupteur à plusieurs voies, tel qu'une commande multidirectionnelle pour jeu électronique, compor- tant un bottier formé de deux parties assemblées, qui con- tient essentiellement une pluralité de moyens de contact formant interrupteur distribués selon un cercle et rendus solidaires d'une partie du boîtier, une pièce oscillante à périphérie de forme circulaire destinée à agir par pression localisée de la périphérie sur au moins un des moyens de io contact sous l'effet d'un levier de commande manuelle dont la tige émerge du boîtier au travers d'une ouverture de sa partie supérieure tandis que l'autre extrémité du levier est maintenue en translation par des moyens de fixation formant pivot portés au moins partiellement par la partie inférieure du bottier, levier de commande qui peut être incliné dans différentes directions pour actionner l'un des moyens de contact à partir d'une position centrale de repos vers la- quelle il est sollicité par des moyens élastiques de rappel. Un tel dispositif est notamment utilisé en tant que commande manuelle associée à un jeu électronique vidéo, com- mande avec laquelle l'utilisateur communique des ordres au jeu électronique, par exemple pour le déplacement d'objets ou de personnages dont l'image est représentée sur un écran cathodique. Dans un dispositif du genre mentionné, très répandu dans le public actuellement, le levier de commande manuelle peut être déplacé dans huit directions différentes à partir d'une position centrale qui est perpendiculaire à la face principale du bottier Lorsqu'il est poussé dans l'une de ces directions, une pièce oscillante dont la périphérie est cir- culaire bascule de sorte qu'un point de la périphérie exer- ce une pression sur l'un des huit interrupteurs à lame mét métallique disposes selon un cercle concentrique à la péri- phérie de la pièce oscillante Le levier de commande agit sur la pièce oscillante par l'intermédiaire d'un ressort hélicoïdal de diamètre relativement important, qui sert par ailleurs de moyen élastique de rappel vers la position cen- trale du levier de commande Ledit ressort est monté dans un état comprimé; il est rendu solidaire, par une extrémi- té, au levier de commande au moyen d'uie noix portée par ce levier, et s'appuie par son autre extrémité sur la pièce oscillante Un tel dispositif fonctionre de manière satis- faisante mais -il est relativement onéreax par le nombre des pièces qui le constituent C'est pourquoi il semblerait souhaitable de pouvoir simplifier la structure d'un tel dispositif tout en visant à réduire le temps nécessaire à son assemblage puisque, par sa nature, il est destiné à être produit en un grand nombre d'exemplaires. L'invention a pour but de fournir un dispositif in- terrupteur à plusieurs voies dont la structure est simpli- fiée, notamment par une réduction du nombre d'éléments mé- caniques nécessaires à sa construction Elle s'appuie sur l'idée que l'on peut obtenir par moulage de certains poly- mères doués de flexibilité élastique des pièces dont cer- taines parties relativement épaisses sont rigides et d'au- tres parties plus minces sont flexibles. En effet, selon la présente invention, un dispositif interrupteur à plusieurs voies tel qu'une commande multidi- rectionnelle pour jeu électronique, comportant un bottier formé de deux parties assamblées, qui contient essentielle- ment une pluralité de moyens de contacts formant interrup- teur distribués selon un cercle et rendus solidaires d'une partie du bottier, une pièce oscillante à périphérie de for- me circulaire destinée à agir par pression localisée de la périphérie sur au moins un des moyens de contact sous l'ef- fet d'un levier de commande manuelle dont la tige émerge du bottier au travers d'une ouverture de sa partie supérieure, -3 - tandis que l'autre extrémité du levier est maintenue en translation par des moyens de fixation formant pivot portés au moins partiellement par la partie inférieure du bottier, levier de commande qui peut être incliné dans différentes directions pour actionner l'un des moyens de contact, & partir d'une position centrale de repos vers laquelle il est sollicité par des moyens élastiques de rappel, est notamment remarquable en ce que la pièce oscillante et le levier de commande sont formés d'un organe de commande monobloc réalisé en une matière douée de flexibilité élas- tique, qui comporte ses propres moyens élastiques de rap- pel sous la forme d'une pluralit é de languettes radiales situées dans une partie de l'organe de commande qui s'étend vers sa périphérie circulaire et o une extrémité desdites languettes est solidaire de l' organe de commande, tandis que l'autre extrémité étant flexible est disposée pour s'appuyer sur le flanc d'un trou de cône porté par l'ouver- ture de la partie supérieure du bottier. Moulé dans une matière telle qu'un polyoxyméthylène, homopolymère ou copolymère, ou encore un polyamide aromati- que, l'organe de commande unique peut être obtenu à peu de frais Il remplace à lui seul quatre pièces distinctes du dispositif de l'art antérieur, à savoir: le levier de com- mande, la pièce oscillante, le ressort hélicoidal et la noix Par leur disposition radiale, et leur extrémité libre disposée sur un cercle de diamètre sensiblement inférieur à celui de la périphérie circulaire, les languettes fournis- sent la force de rappel de l'organe de commande en position centrale sous l'effet d'une flexion qui reste de faible am- plitude L'un ou l'autre des matériaux polymériques doués de propriété élastiquess notamment ceux cites plus haut, peuvent supporter sans fatigue de telles déformations de sorte que l'organe de commande peut assurer sans'défaillance un nombre de manoeuvres extrêmement élevé Par ailleurs, en suivant des règles géométriques simples, on peut facilement réduire au minimum le déplacement de l'extrémité libre des languettes en appui sur le flanc du tronc de cône lors de -4- la flexion liée au fonctionnement, de sorte que l'usure par frottement est négligeable et le fonctionnement est silencieux. Selon un mode préféré de mise en oeuvre de l'inven- tion, le dispositif est en outre remarquable en ce que l'organe de commande comporte au centre de sa partie infé- rieure une cavité sensiblement conique dans laquelle s'en- gage un doigt saillant dans la partie inférieure du boîtier et en ce que, surmontant ladite cavité, la tige du levier 1 o comporte à son pied un épanouissement de forme sphérique qui, par butée sur l'extrémité du tronc de cône porté par l'ouverture du boîtier, forme en coopération avec la cavité conique et le doigt, lesdits moyens de fixation en transla- tion formant pivot. Cette disposition qui attribue à l'organe de comman- de une partie des moyens de fixation en translation permet avantageusement de placer l'axe d'oscillation à la hauteur désirable pour un fonctionnement optimal du dispositif, notamment en ce qui concerne la réduction des frottements aux différents points de contact entre l'organe de commande et les parties fixes du dispositif Cette disposition offre encore l'avantage que l'insertion de l'organe de commande dans le boîtier est une opération extrêmement simple: il suffit de placer l'organe de commande sur le doigt saillant à la partie inférieure du boîtier, puis de refermer le boî- tier en lui adjoignant sa partie supérieure. En tant que moyen de contact, on peut utiliser indif- féremment tout interrupteur connu agissant par pression. Dans le cas o les moyens de contact incorporés au disposi- tif selon l'invention sont constitués par les parties repliées d'un film souple, isolant portant des trajets conducteurs et séparées par un film intercalaire isolant muni d'ouvertures aux emplacements prévus pour les contacts, selon une technique connue en soi, ledit organe de commande comporte avantageusement une lèvre amincie flexible à sa périphérie circulaire Lorsque, lors du fonctionnement, la tige du levier de commande est poussée en butée dans l'ou- -5 verture de la partie supérieure du boîtier, on assure ain- si une pression contrôlable et non excessive sur les films -souples par la lèvre flexible, et ceci-de manière qui dépend peu des petites variations dimensionnelles des élé- ments assemblés. Selon une variante de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif est remarquable en ce que l'une des parties du boîtier étant en matériau isolant et portant sur sa sur- face interne un ensemble de trajets conducteurs isolés les uns des autres, l'organe de commande comporte à sa périphé- rie circulaire un anneau rapporté en élastomère conducteur destiné à établir par pression aux emplacements prévus pour les contacts, un&liaison électrique entre au moins deux des trajets conducteurs Selon cette variante, le disposi- tif est composé d'un nombre minimal de pièces distinctes de sorte qu'il est particulièrement économique. La description qui va suivre en regard des dessins annexés fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les figures IA et l B sont des vues en coupe d'un dispositif selon l'invention, l'organe de commande étant respectivement au repos et en position de travail. La figure 2 représente par une vue en plan l'organe de commande du dispositif de la figure 1. La figure 3 illustre un exemple de moyens de contact pouvant être incorporés au dispositif selon l'invention. La figure 4 est une vue en coupe d'un dispositif selon une variante de mise en oeuvre de l'invention. Les figures l A et 1 B montrent une vue en coupe du même dispositif interrupteur Il se compose d'un boîtier 10 formé de l'assemblage d'une partie inférieure il et d'une partie supérieure 12 Le bottier 10 renferme des moyens de contact formant interrupteur Dans l'exemple représenté, ces moyens sont constitués par deux parties 13, 14 repliées d'un film souple en matériau isolant, qui portent des trajets conducteurs ainsi qu'un film intercalaire 15 muni d'ouvertu- res aux emplacements prévus pour les contacts Sur les figu- -6 res l A et 1 B, on a fait figurer uniquement les emplacements actifs des contacts 16 pour la clarté du dessin Selon une technique connue en soi, par pression sur la partie 13 de film souple, à l'un des emplacements prévus pour les con- tacts 16, ceux-ci étant répartis sur un cercle, on déter- mine la fermeture du circuit électrique constitué par l'un des trajets conducteurs portés par la partie 14 et un tra- jet conducteur commun porté par la partie 13 du film sou- ple Les trajets conducteurs s'étendent vers une extrémité du film o L un connecteur 17 assure la liaison électrique avec les conducteurs d'un câble 18 qui permet de relier le dispositif à l'appareil (non représenté) pour lequel le système constitue une commande multidirectionnelle L'en- semble des moyens de contact électrique est rendu solidaire avec la partie inférieure 11 du boîtier au moyen, par exem- ple, de tétons 19 de positionnement Le dispositif comporte encore un organe de commande 20 monobloc, réalisé en une matière douée de flexibilité élastique De préférence, cet organe est obtenu par moulage d'un polyoxyméthylène ou un polyamide aromatique L'organe de commande comporte une tige 21 formant levier de manoeuvre et une partie évasée 22 en forme de coupelle, dont la périphérie 23 est circulaire. L'organe de commande 20 peut osciller dans toutes les direc- tions à partir d'une position centrale de repos, la figure IA représentant ledit organe dans sa position de repos tan- dis qu'à la figure 1 B, l'organe 20 a été représenté dans la position o la tige 21 du levier a été-inclinée vers la droite et provoque un contact à l'emplacement 16 a Pour per- mettre à l'organe de commande 20 de s'incliner selon diffé- rentes directions alors qu'il reste maintenu en translation, celui-ci comporte au centre de sa partie inférieure, une cavité 24 de forme sensiblement conique dans laquelle est engagé un doigt 25 porté par la partie inférieure 11 du boî- tier. En dehors des moyens élastiques de rappel qui seront décrits ciaprès et qui contribuent à pousser l'organe 20 en appui sur le doigt 25, le maintien en translation dudit -7- organe est encore assuré du fait qu'il comporte au pied de la tige 21 un épanouissement de forme sphérique 27, surmon- tant la cavité 24 Pour sa part, la partie supérieure 12 du bottier comporte, pour le passage de la tige 21, une ouverture en forme de tronc de cône 28 Bien que l'on pré- fère en général prévoir un faible jeu mécanique entre l'extrémité du tronc de cône 28 et l'épanouissement sphéri- que 27 (pour éviter des frottements indésirables), tout mouvement de l'organe 20, sril était sollicité vers l'exté- rieir du boîtier, est limité par butée de l'épanouissement sphérique 27 sur l'extrémité du tronc de cône 28 L'ensem- ble des moyens constitués par le doigt 25, la cavité 24, l'épanouissement sphérique 27 et l'extrémité du tronc de cône 28 forme donc un pivot pour l'organe 20 qui a l'avan- tage d'être réalisé de manière simple et dont l'assemblage est immédiat. La figure 2 représente l'organe de commande 20 du dispositif de la figure 1 par une vue de dessus Elle va permettre de décrire, en liaison avec les figures 1 A et 1 B, les moyens élastiques de rappel de l'organe de commande vers sa position centrale de repos A cet effet, l'organe 20 comporte une pluralité de languettes 30 disposées radiale- ment, disposée dans la partie 22 de l'organe 20 qui s'étend vers la périphérie circulaire 23 en direction de laquelle ces languettes sont solidaires de l'organe de commande. L'autre extrémité de ces languettes 30 est libre et flexible Elle est disposée pour venir s'appuyer sur le flanc du tronc de cône 28 constituant l'ouverture du bol- tier En position de repos de l'organe de commande 20 (telle que représentée à la figure 1 A), toutes les languet- tes 30 sont en appui sur le flanc du tronc de cône 28 Ceci n'est pas indispensable en réalité et, si tel n'était pas le cas, la position centrale de repos de l'organe 20 serait seulement moins bien définie Dans le mode préféré o les languettes 30 sont en appui, lesdites languettes sont peu déformées de sorte qu'elles exercent chacune, et de manière pratiquement égale, un effort de pression très modéré sur 2532 1 @ -8- le flanc du tronc de cône 28, effort qui maintient l"rgane dans sa position de repos, et également assure son appui sur le doigt 25. Sur la figure l B, on observe que certaines lamuet- tes, telles que 30 a sont écartées du flanc du tronc de cne 28 tandis que d'autres, telles que 30 b sont au contraire sensiblement déformées en réponse à une sollicitation de la tige 21, telle qu'indiquée sur la figure par la flèche 31. La déformation des languettes 30 b crée un couple de redres- o sement de l'organe 20, qui prend sa position de repos ds que la sollicitation cesse. Dans la position de l'organe 20 représentée A la figure Bl H, dite position de travail, c'est une zone 33 de la périphérie circulaire 23 qui exerce une pression sur l'emplacement de contact 16 a Comme, sous l'effet de cette pression, l'enfoncement de la partie 13 du film souple n'est que très limité avec ce type d'interrupteur, on prî- voit avantageusement que l'organe de commande 20 comporte une lèvre amincie à sa périphérie 23, lèvre qui est alors flexible et peut se déformer sous l'effort de pression l'emplacement de contact 16 a On obtient alors que, la tige 21 étant poussée en butée sur le bord interne du tronc de cône 28, la valeur de la pression exercée par la lèvre amim- cie reste contrôlable et non excessive, et cela malgré les petites variations de dimensions provenant des toléranes de fabrication des différents éléments du dispositif. La figure 3 illustre un exemple de réalisation des parties 13 et 14 du film souple de la figure 1 portant les trajets conducteurs nécessaires aux contacts formant inter- rupteur (Le film intercalaire 15 n'est pas représenté sur cette figure). Selon un procédé connu, les parties 13 et 14 de film souple sont réalisées d'une seule pièce destinée à tre repliée selon la ligne 35 (en tirets) Sur une face du film; on a tracé, par sérigraphie par exemple, le trajet conduc- teur 36 qui constitue un conducteur "commun" à tous les interrupteurs et, d'autre part, les trajets 37 a, 37 b, 37 c, -9- 37 d destinés à constituer les interrupteurs Nord, Est, Sud et Ouest de la commande multidirectionnelle par contact possible avec le trajet conducteur commun 36 Des positions intermédiaires (Nord-Est, Sud-Est, etc) peuvent fte com- mandées lorsque deux trajets conducteurs consécutifs ( 37 a et 37 b par exemple) sont simultanément en contact avec le trajet conducteur commun 36 Ceci est réalisé, comme indi- qué sur la figure 3, en prévoyant des secteurs 38 suivant lesquels les trajets conducteurs consécutifs cheminent parallèlement, mais en restant isolés l'un de l'autre Tous les trajets conducteurs aboutissent à une extrémité 39 du film, disposée de manière à pouvoir être insérée dans un connecteur selon une technique bien connue. Il est à noter que les moyens de contacts qui ont été décrits dans l'exemple ne sont pas spécifiques de'l'in- vention, et que tout autre interrupteur actionné par pres- Sion pourrait être utilisé de la même manière On pourra fixer sur la partie inférieure du bottier un certain nombre d'interrupteurs, répartis selon un cercle, leur nombre dépendant du nombre de directions que l'on désire pouvoir commander. La figure 4 illustre à ce propos une variante de réa- lisation de l'invention dans laquelle, par une modification des moyens de contacts utilisés, on aboutit à une très gran- de simplicité de l'ensemble du dispositif Les portions équivalentes des dispositifs de la figure 4 et des figures 1 A et l B portent les mêmes repères numériques La variante de la figure 4 se distingue par le fait que les trajets conducteurs 40 sont ici directement portés par la face in- terne de la partie inférieure 11 du bottier (On a représen- té sur la figure 4 l'ensemble des trajets conducteurs 40 par un pointillé, à l'exception des emplacements de contacts mar- qués par un trait plein) On utilise pour la partie 11 du bottier un matériau polymérique ayant de bonnes propriétés diélectriques, sur lequel on peut réaliser les trajets con- ducteurs par une opération de sérigraphie de pâte conductrice. Le fait que le doigt 25 soit rapporté sur la partie inférieu- -10 re 11, et non pas venu de moulage avec celle-ci, peut ren- dre plus simple l'opération de sérigraphie en question. L'organe de commande 20 porte à sa périphérie circulaire un anneau 41 en élastomère conducteur rapporté et fixé par exemple dans une gorge 42 de la périphérie Une portion des trajets conducteurs portés par la partie inférieure il est représentée par une vue partielle en plan dans la par- tie 43 de figure entourée d'un trait mixte Le trajet con- ducteur 46 est, dans ce cas, le conducteur "commun", alors que le trajet conducteur 47 est localisé sur un secteur correspondant à une direction déterminée Pour favoriser la liaison électrique entre les trajets conducteurs 46 et 47 déterminée par pression localisée de l'anneau 41, on a pré- vu une disposition sinueuse des trajets qui multiplie l'ef- fet de shunt lors du contact de l'anneau 41 On pourrait, de manière équivalente, prévoir que les trajets conducteurs 46 et 47 comportent des parties radiales affectant la forme des dents de deux peignes imbriqués mais isolés entre eux, ceci notamment aux emplacements prévus pour les contacts. Par rapport aux exemples décrits, l'homme de l'art pourra imaginer facilement d'autres variantes qui restent néanmoins dans le cadre de l'invention Notamment, les moyens de contacts qui ont été décrits comme étant fixés à la partie inférieure du bottier pourraient, de manière équi- -25 valente, être fixés sous la partie supérieure De légères modifications géométriques doivent être apportées au système pour qu'il fonctionne dans ce cas; elles sont aisées à déterminer. En ce qui concerne les matériaux utilisables pour réaliser le bottier, on aura principalement recours, pour des raisons d'économie, aux matières plastiques mises en forme par moulage Il va de soi qu'en dehors des impératifs d'isolement électrique, on dispose d'un choix important pour déterminer les matériaux entrant dans la construction du dispositif selon l'invention, à l'exception de l'organe de commande qui requiert l'utilisation d'un matériau se défor- mant élastiquement et sans fluage notable. -11 - REVENDICATIONS - 1 Dispositif interrupteur à plusieurs voies, tel qu'une commande multidirectionnelle pour jeu électronique, comportant un boîtier ( 10) formé de deux parties assemblées ( 11), ( 12) qui contient essentiellement une pluralité de moyens de contact formant interrupteurt distribués selon un cercle et rendus solidaires d'une partie du bottier, une pièce oscillante à périphérie de forme circulaire destinée à agir par pression localisée de la périphérie sur au moins un des moyens de contact sous l'effet d'un levier de com- mande manuelle dont la tige ( 21) émerge du bottier au tra- vers d'une ouverture de sa partie supérieure ( 12), tandis que l'autre extrémité du levier est maintenue en transla- tion par des moyens de fixation formant pivot portés au moins partiellement par la partie inférieure du bottier, levier de commande qui peut être incliné dans différentes directions pour actionner l'un des moyens de contact, à partir d'une position centrale de repos vers laquelle il est sollicité par des moyens élastiques de rappel, caracté- risé en ce que la pièce oscillante et le levier de commande sont formés d'un organe de commande ( 20) monobloc réalisé en unematière douée de flexibilité élastique qui comporte ses propres moyens élastiques de rappel sous la forme d'une pluralité de languettes ( 30) radiales situées dans une par- tie ( 22) de l'organe de commande ( 20) qui s'étend vers sa périphérie circulaire ( 23) o une extrémité desdites lan- guettes est solidaire de l'organe de commande ( 20), tandis que l'autre extrémité étant flexible, est disposée pour s'appuyer sur le flanc d'un trou de cone ( 28) porté par l'ouverture de la partie supérieure du boîtier 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de commande ( 20) comporte au centre de sa partie inférieure une cavité sensiblement conique ( 24) dans laquelle s'engage un doigt ( 25) saillant dans la partie inférieure ( 11) du boîtier, et en ce que, surmontant ladite -12- cavité, la tige du levier comporte à son pied un épanouis- sement ( 27) de forme sphérique qui, par butée sur l'extré- mité du tronc de cône ( 28) porté par l'ouverture du bottier, forme en coopération avec la cavité conique ( 24) et le doigt ( 25) lesdits moyens de fixation formant pivot. 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, au sein duquel lesdits moyens de contacts étant constitués par les parties ( 13) ( 14) repliées d'un film souple, iso- lant, portant des trajets conducteurs ( 36) ( 37), et sépa- -rées par un film intercalaire ( 15) isolant muni d'ouvertu- res aux emplacements ( 16) prévus pour les contacts, carac- térisé en ce que ledit organe de commande ( 20) comporte à sa périphérie circulaire ( 23) une lèvre amincie flexible. 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'une des parties ( 11) du bottier étant en matériau isolant et portant sur sa surface interne un ensemble de trajets conducteurs ( 46, 47) isolés les uns des autres, l'organe de commande comporte à sa périphérie circulaire un anneau ( 41) rapporté en élastomère conducteur destiné à établir par pression aux emplacements ( 40) prévus pour les contacts une liaison électrique entre au moins deux des trajets conducteurs ( 46, 47).