Brevet FR2529731A1 — publié le 19840106

Bouton poussoir étanche. La présente invention a pour objet un bouton poussoir étanche comprenant un bouton de commande main- tenu dans une position de repos à l'aide d'un ressort par rapport à un corps en matière plastique et suscepti- ble de venir dans une position de travail sous l'action d'une force extérieure opposée à l'action du ressort, pour modifier les caractéristiques d'un circuit électrique. Lorsqu'un interrupteur d'un circuit électrique placé dans un boîtier étanche doit être commandé de l'extérieur du boîtier, il est nécessaire de disposer d'un organe de commande, tel qu'un bouton poussoir qui, tout en comportant un élément mobile capable d'actionner l'interrupteur, ou plus généralement de modifier les ca- ractéristiques du circuit électrique, ne risque pas d'af- fecter l'étanchéité de l'ensemble contenant le circuit électrique. Le problème est particulièrement critique lors- que l'ensemble étanche doit être placé dans un milieu fluide tel qu'un milieu marin à des profondeurs impor- tantes o les pressions sont relativement élevées. Une solution classique consiste à utiliser un bouton poussoir présentant un axe actionnant l'interrup- teur et un joint torique disposé autour de l'axe pour assurer une étanchéité Cette solution ne s'est cepen- dant pas avérée satisfaisante, notamment lorsque le bou- ton poussoir doit être actionné à de nombreuses reprises, car la fiabilité est alors très faible On sait en effet qu'un joint torique peut être facilement endommagé s'il travaille d'une manière répétitive sous de fortes pressions. On connaît également des contacts dits ILS comprenant un aimant permanent commandant un contact scellé dans une ampoule de verre Ce type de contacts répond au problème de l'étanchéité mais s'avère inutili- sable dans de nombreux cas du fait de l'influence per- turbatrice que peut exercer l'aimant sur le circuit com- mandé ou d'autres éléments voisins du contact Ainsi, on a observé que la présence d'un contact ILS engendre une erreur de O I sur un compas magnétique situé à 20 cm. La présente invention a précisément pour but de remédier aux inconvénients précités et vise à réali- ser un bouton poussoir qui soit étanche vis à vis d'un milieu liquide tel que de l'eau, y compris à des profon- deurs importantes (par exemple de l'ordre de 100 m) o les surpressions exercées sont non négligeables (par exemple de l'ordre de 10 bars). L'invention vise encore à réaliser un bouton poussoir étanche qui soit de plus amagnétique et notam- ment n'apporte pas de perturbation sur des instruments tels qu'un compas magnétique placés à proximité du bou- ton poussoir. Ces buts sont atteints grâce à un bouton pous- soir étanche du type mentionné en tête de la description caractérisé en ce que le corps en matière plastique com- prend une enveloppe extérieure et un noyau central défi- nissant entre eux un espace libre sans communication avec l'intérieur d'un boîtier sur lequel est rapportée de façon étanche l'enveloppe extérieure, en ce que le bouton de commande présente une partie inférieure métallique engagée par- tiellement dans ledit espace libre lorsque le bouton de commande est dans sa position de repos et capable de cou- lisser plus profondément dans ledit espace libre lorsque le bouton de commande est en position de travail pour réaliser un blindage entre un bobinage émetteur et un bobinage récepteur qui sont disposés en regard l'un de l'autre de part et d'autre de la partie inférieure dudit espace libre d'une part dans une cavité du noyau central et d'autre part à la périphérie de l'enveloppe extérieure à l'intérieur dudit bottier. De façon plus particulière, l'espace libre dans lequel est engagée la partie inférieure métallique du bouton de commande est délimité par une première pa- roi cylindrique constituée par la périphérie du noyau central et une deuxième paroi cylindrique coaxiale cons- tituée par un alésage formé dans l'enveloppe en'matière plastique, et se termine à sa partie inférieure par une paroi de fond solidaire du noyau central ou de l'enve- loppe extérieure et formant butée pour l'extrémité infé- rieure du bouton de commande. Le bouton poussoir selon l'invention comprend un circuit électronique auquel sont raccordés les bobi- nages émetteur et récepteur, ledit circuit électronique étant disposé à l'intérieur d'un carter métallique sous l'ensemble constitué par le corps en matière plastique définissant l'espace libre, et lesdits bobinages. Le circuit électronique est avantageusement moulé dans une résine d'enrobage à l'intérieur du car- ter métallique. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le bobinage émetteur est inclus dans un montage oscillateur qui engendre des impulsions de Dirac à temps de montée très bref avec une période de récur- rence lente, le bobinage récepteur disposé à proximité du bobinage émetteur de manière à être excité par ce dernier lorsque le bouton de commande est en position de repos étant incorporé dans un circuit de d 4 tection,fil- trage et amplification de l'oscillation du bobinage ré- cepteur de manière à fournir un signal de tension conti- nue à un niveau prédéterminé sur une borne de sortie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui fait sui- te de modes particuliers de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel: la figure I est un schéma électrique montrant le fonctionnement d'un exemple de bouton poussoir étan- che conforme à l'invention, et la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale de la structure mécanique d'un exemple de bouton poussoir étanche conforme à l'invention. La figure I permet de comprendre le principe sur lequel est basé la présente invention qui utilise les lois de l'électromagnétisme Le bouton poussoir com- porte un capot 4 mobile prolongé par une partie métalli- que 40 capable de venir s'interposer entre deux bobina- ges 8, 9 afin de constituer un blindage Lorsque le bou- ton poussoir est au repos (le capot mobile 4 étant rele- vé), il existe un couplage magnétique entre le premier bobinage 8 qui constitue un bobinage émetteur et le se- cond bobinage 9 qui constitue un bobinage récepteur, de sorte qu'un signal apparaît en sortie du bobinage récep- teur 9 La présence de ce signal caractérise ainsi la position de repos du bouton poussoir, pour laquelle le capot ou la touche 4 est relevé. Lorsqu'une pression de commande est exercée sur le capot ou la touche 4, le blindage 40, qui consti- tue un prolongement de la partie du capot 4 sur laquelle est exerce l'effort de pression, est introduit entre les bobinages 8 et 9 Le couplage magnétique qui existait précédemment entre ces bobinages 8 et 9 est supprimé et le signal précédemment présent en sortie du bobinage ré- cepteur 9 disparaît L'absence de signal en sortie du bobinage récepteur 9 caractérise ainsi la commande faite sur le bouton poussoir. Sur la figure I on voit un exemple de circuits électroniques adaptés pour provoquer de façon efficace une variation de niveau d'un signal de sortie v sur une borne de sortie 14 en fonction de l'actionnement du bou- ton poussoir 4, Un circuit émetteur 110 comprend un montage d'oscillateur bloqué adapté pour produire des impulsions de Dirac avec un temps de montée très bref et une pério- de de récurrence lente, ces impulsions étant destinées à exciter la bobine du bobinage récepteur 9 lorsque le blindage 40 n'est pas interposé entre les bobinages 8 et 9 L'oscillatuer 110 comprend le bobinage émetteur 8 for- mé d'une bobine primaire 8 a montée entre une source d'a- limentation +V et le collecteur d'un transistor 114, et une bobine secondaire 8 b montée entre la base du tran- sistor 114 et, par l'intermédiaire d'une résistance 111 à la source d'alimentation +V L'émetteur du transistor 114 est par ailleurs relié à la masse par le montage en parallèle d'une résistance 112 et d'un condensateur 113. Lorsque le blindage 40 n'est pas interposé en- tre le bobinage émetteur 8 et le bobinage récepteur 9, les impulsions produites par le circuit oscillateur 110 excitent la bobine du bobinage récepteur 9 qui oscille sur sa fréquence propre qui est déterminée par les va- leurs de l'inductance du bobinage 9 et de la capacité parasite de ce bobinage 9. Le circuit 120 constitue un étage de détection- filtrage et comprend un transistor 121 dont la base est reliée à l'extrémité du bobinage récepteur 9 non reliée à la masse, le collecteur est relié à la source d'ali- mentation +V et l'émetteur est relié à une borne d'un condensateur 122 dont l'autre borne est à la masse La sortie de l'étage 120 de détection-filtrage est reliée à l'en- trée d'un étage amplificateur 130 comprenant un premier transistor d'entrée 131 dont la base est reliée à la sortie de l'étage 120 de détection-filtrage, l'émetteur est relié à la masse par une résistance 135 et le collecteur est relié à l'alimentation +V par le montage parallèle d'une ré- sistance 135 et d'un condensateur 134, Le collecteur du transistor 131 e S t en outre r e 1 i é à la base:-d'un transistor complémentaire de sortie 132 dont l'émetteur e S t r e 1 i é à l'alimentation +V et le collecteur est relié à la masse par une r 6 sistance 136. La sortie 14 du circuit amplificateur 130 est prise sur le collecteur du transistor 132 et délivre un niveau continu de tension Vs correspondant à un niveau logique " 1 lorsque le bouton poussoir est au repos. Lorsque le blindage 40 est introduit entre les deux bo- binages 8 et 9, la self du bobinage récepteur 9 n'est plus excitée et la tension de sortie Vs sur la borne de sortie 14 devient nulle. La figure 2 montre la structure mécanique d'un bouton poussoir utilisant le principe décrit ci-avant et garantissant une parfaite étanchéité entre le milieu ex- térieur dans lequel se trouve plongé le bouton poussoir et un espace interne comprenant un circuit électrique, de même que l'ensemble des éléments des étages 110, 120 et 130 du circuit de la figure 1, seuls les éléments mo- biles 4 et 40 restant en contact avec le milieu extérieur. Comme on peut le voir sur la figure 2, un bou- ton poussoir conforme à l'invention comprend un corps fixe 1, 6 isolant réalisé, par exemple en matière plas- tique, et formé d'une enveloppe extérieure I et d'un noyau central 6 définissant entre eux à partir de leurs faces supérieures extérieures en contact avec le milieu ambiant un espace libre 17 annulaire de faible largeur et de grande profondeur L'enveloppe 1 et le noyau 6 sont reliés à leur partie inférieure afin de constituer un fond 16 pour l'espace libre 17 Les surfaces vertica- les de l'enveloppe I et du noyau 6 qui délimitent l'es- pace libre 17 peuvent présenter la forme de surfaces cy- lindriques coaxiales constituant d'une part un alésage formé dans l'enveloppe I et d'autre part la périphérie du noyau central 6. La partie extérieure de l'enveloppe I est mon- tée sur un support 2 constituant par exemple l'enceinte d'un bottier étanche Un écrou 3 assure le blocage de l'enveloppe I contre le support 2 Un carter métallique Il par exemple en acier inoxydable est rapporté sur la - paroi extérieure de l'enveloppe 1 à l'intérieur de l'es- pace défini par le support 2, Le carter Il contient un circuit imprimé 13 portant des composants 10 du circuit électronique de la figure 1, éventuellement enrobés dans une résine, et disposés dans un espace libre ménagé à l'intérieur du carter Il sous le noyau central 6 et l'enveloppe extérieure 1 Le circuit électronique 10 est relié par une borne de sortie 14 et une borne d'alimen- tation 15 qui traversent la paroi du carter 11, aux dis- positifs commandés par 1 e bouton poussoir et situés à l'intérieur du support 2 Une borne de masse peut également être présente. Une cavité 60 formée à la partie inférieure du noyau central 6 comprend le bobinage émetteur 8 qui est monté sur un noyau ferromagnétique 7 et relié au circuit électronique 10 Le bobinage récepteur 9, également re- lié au circuit 10, est lui-même situé en regard du bobi- nage émetteur 8, mais à l'extérieur du noyau central 6 et de l'enveloppe 1, dans un espace ménagé entre l'enve- loppe I et le carter 11 Les bobinages 8 et 9 sont dis- posés dans des emplacements tels que les parties du noyau central 6 et de l'enveloppe I qui leur font face sont séparées par la partie inférieure de l'espace libre an- nulaire 17. Un capot cylindrique métallique 4 dont la par- tie supérieure sert de touche de manoeuvre pour le bou- ton poussoir est engagé par sa partie libre inférieure dans l'espace libre annulaire 17 contre l'action d'un ressort 5 qui est disposé entré la partie supérieure du noyau central isolant 6 et la face interne supérieure du capot 4 pour tendre, en l'absence d'action extérieure, à maintenir ce dernier dans une position telle que la partie inférieure métallique 40 du capot 4 reste placée au-dessus de la zone dans laquelle se trouvent disposés les bobinages émetteur et récepteur 8, 9, En l'absence d'effort extérieur de pression sur le capot 4, la par- tie de l'espace libre 17 située entre les bobinages 8 et 9 est dégagée et le couplage entre les bobinages 8 et 9 est effectif, de sorte que, comme cela a été expliqué plus haut, un signal de niveau haut est présent sur la borne de sortie 14 -En revanche, lorsqu'un effort de pression est exercé sur le capot 4, la partie inférieu- re 40 du capot 4 vient en butée sur le fond 16 de l'es- pace libre 17 et forme-un écran entre les bobinages émet- teur 8 et récepteur 9, de sorte que le signal de sortie sur la borne 14 passe au niveau bas Bien entendu, les niveaux du signal de sortie sur la borne de sortie 14 pourraient être inversés à l'aide d'un circuit inverseur incorporé dans le circuit 10 si l'on désire disposer d'un signal de sortie de niveau bas pour un état de re- pos du bouton poussoir et un signal de sortie de niveau haut lorsqu'une commande est exercée sur le bouton poussoir. Les pièces 1 et 6 peuvent être monobloc ou réunies l'une à l'autre par exemple par collage L'étan- chéité reste dans tous les cas totale puisque l'espace libre 17 n'est jamais en communication avec l'intérieur du carter Il ou, d'une manière générale, l'espace inter- ne au support 2 Des moyens de retenue 18 peuvent en outre être prévus pour'empêcher le capot 4 de se déta- cher du noyau 6. REVENDICATIONS 1 Bouton poussoir étanche comprenant un bouton de commande maintenu dans une position de repos à l'aide d'un ressort par rapport à un corps en matière plastique et susceptible de venir dans une position de travail sous l'action d'une force extérieure opposée à l'action du ressort, pour modifier les caractéristiques d'un cir- cuit électrique, caractérisé en ce que le corps en matière plastique com- prend une enveloppe extérieure ( 1) et un noyau central ( 6) définissant entre eux un espace libre ( 17) sans com- munication êv&& l'intérieur d'un bottier support ( 2) sur lequel est rapportée de façon étanche l'enveloppe extérieure ( 1),en ce que le bouton de commande ( 4) présente une partie inférieure métallique ( 40) engagée partiellement dans ledit espace libre ( 17) lorsque le bouton de commande est dans sa po- sition de repos et capable de coulisser plus profondé- ment dans ledit espace libre ( 17) lorsque le bouton de commande ( 4) est en position de travail pour réaliser un blindage entre un bobinage émetteur ( 8) et un bobinage récepteur ( 9) qui sont disposés en regard l'un de l'au- tre de part et d'autre de la partie inférieure dudit espace libre ( 17) d'une part dans une cavité ( 60) du noyau central ( 6) et d'autre part à la périphérie de l'enveloppe extérieure ( 1) à l'intérieur du boîtier ( 2). 2 Bouton poussoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace libre ( 17) dans lequel est engagée la partie inférieure métallique ( 40) du bou- ton de commande ( 4) est délimité par une première paroi cylindrique constituée par la périphérie du noyau cen- tral ( 6) et une deuxième paroi cylindrique coaxiale constituée par un alésage formé dans l'enveloppe ( 1) en matière plastique, et se termine à sa partie inférieure par une paroi de fond ( 16) solidaire du noyau central ( 6) ou de l'enveloppe extérieure ( 1) et formant butée pour l'extrémité inférieure ( 40) du bouton de commande ( 4). 3 Bouton poussoir selon la revendication I ou revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit électronique ( 10) auquel sont raccordés les bobinages émetteur ( 8) et récepteur ( 9) et en ce que ledit circuit électronique est disposé à l'intérieur d'un carter métallique ( 11) sous l'ensemble constitué par le corps ( 1, 6) en matière plastique définissant l'espace libre ( 17), et lesdits bobinages ( 8, 9). 4 Bouton poussoir selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit électronique ( 10) est moulé dans une résine d'enrobage ( 12) à l'intérieur du carter métallique ( 11). 5 Bouton poussoir selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce que le bobinage émetteur ( 8) est inclus dans un montage oscillateur ( 110) qui engendre des impulsions de Dirac à temps de montée très bref avec une période de récurrence lente, et en ce que le bobinage récepteur ( 9) disposé à proximité du bo- binage émetteur ( 8) de manière à être excité par ce der- nier lorsque le bouton de commande est en position de repos, est incorporé dans un circuit ( 120, 130) de dé- tection, filtrage-et amplification de l'oscillation du bobinage récepteur ( 9) de manière à fournir un signal de tension continue à un niveau prédéterminé sur une borne de sortie ( 14).