Brevet FR2524698A1 — publié le 19831007

CLAVIER A TOUCHES. La présente invention se rapporte au domaine des claviers à touches à membranes ou panneaux et elle a trait plus parti- culièrement à un clavier à touches à membranes perfectionné ayant une structure et une fonction d'auto-rétention dire de retenue de touches en condition de fermeture). Un clavier à touches à membranes comprend une feuille de base sur laquelle sont placés des éléments de contact électri- quement conducteurs, une feuille supérieure de commande portant des éléments de contact mobiles répartis suivant un motif correspondant à celui des éléments de contact de base, et une feuille isolante d'espacement placée entre les deux premières feuilles Une connexion électrique de contact de base correspondant Suivant la fonction et l'ap- plication d'un instrument équipé d'un clavier à touches à membranes, il est parfois nécessaire de maintenir un circuit fermé contact fixe. Dans l'art antérieur, on a utilisé un circuit électrique spécial prévu séparément pour établir cette condition, c'est- à-dire la condition d'auto-rétention ou de fermeture de cir- cuit Cependant, un tel circuit est complexe et comporte de nombreuses parties Il en résulte que les dispositifs d'auto- rétention ou de fermeture de circuit ou de verrouillage qui sont incorporés à des claviers à touches à membranes sont coûteux et entravent la liberté de conception de tels dispo- sitifs. Les difficultés précitées et'd'autres concernant l'art antérieur sont éliminées ou atténuées par le clavier à touches à membranes selon l'invention Conformément à la présente in- vention, une nouvelle fonction d'auto-rétention (ou de fermeture de circuit ou de verrouillage) est créée dans le mécanisme de commande de contacts d'un clavier à touches à membranes. Ainsi, à la différence de l'art antérieur précédemment Jécit, il peut exister dans le système conforme à l'invention une condition d'autorétention sans faire intervenir un circuit électrique complexe pour l'établir. Le clavier à touches selon l'invention est composé d'une simple structure de contacteurs à membranes dans laquelle le motif de contacts mobiles est formé d'un matériau magnétique et un enroulement électromagnétique est placé sur la feuille de base ou de support des contacts fixes pour engendrer une force d'attraction magnétique servant à maintenir un contact physique et électrique entre les contacts électriques placés sur les feuilles de base et de commande Cette force magnéti- que établit à son tour un contact continu (auto-rétention ou fermeture de circuit) entre les deux motifs de contacts pen- dant une période de durée désirée Une coupure de la condition d'autorétention (c'est-à-dire une ouverture du circuit) est effectuée par un élément de commande de coupure d'auto- rétention de façon que le courant électrique passant dans le circuit soit coupé et que le champ magnétique soit dissipé à partir de l'enroulement électromagnétique. Le clavier à touches comportant le nouveau moyen d'auto- rétention ou de fermeture de circuit conformément à la présente invention est petit et compact, il comporte relativement peu de parties et il est d'une fabrication peu coûteuse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels:- la Fig 1 est une vue en élévation et en coupe à échelle agrandie d'un clavier à touches à membranes de type classique correspondant à l'art antérieur; la Fig 2 est une vue en perspective éclatée d'un clavier à touches comportant des éléments d'auto-rétention ou de fer- meture de circuit, conformément à la présente invention; la Fig 3 est une vue en élévation et en coupe du clavier à touches à membranes de la Fig 2, le représentant dans sa condition assemblée; l-a Fig '4 est ủne vue eli élvation-et en-coupe, semblable à la Fig 3, d'un autre mode de réalisation d'un clavier à touches à membranes comportant des éléments d'auto-rétention conformément à la présente invention; la Fig 5 est une vue en élévation et en coupe, semblable à la Fig 4, d'un autre mode de réalisation d'un clavier à touches à membranes comportant des éléments d'auto-rétention conformément à la présente invention; la Fig 6 est une vue en élévation et en coupe d'encore un autre mode de réalisation d'un clavier à touches à membranes avec auto-rétention, semblable à la Fig 4, et comportant une structure additionnelle d'ouverture de circuit conformément à la présente invention; la Fig 7 est une vue en élévation et en coupe, semblable à la Fig 6, d'un autre mode de réalisation d'un clavier à touches à membranes avec auto-rétention et comportant une structure d'ouverture de circuit conformément à la présente invention. Un clavier à touches à membranes comprend généralement, comme le montre la Figure 1 qui est une vue en coupe à échelle agrandie d'un clavier à touches en panneau classique, un élément de base flexible ou rigide 2 comportant un ensemble ou motif de contacts fixes désiré 1 et une feuille de commande 4 comportant un motif de contacts mobiles 3 qui correspond audit motif de contacts fixes 1, cette feuille de commande étant espacée de l'élément de base par une feuille d'espacement 5 ayant une propriété isolante et ménageant entre la feuille de commande et l'élément de base des cavités 6 permettant le mouvement des contacts correspondants. Lorsqu'un mouvement de contacteur est amorcé dans un tel clavier à touches, le contact établi entre l'élément de con- tact mobile 3 et l'élément de contact fixe 1 ne peut pas être maintenu à moins que l'élément de contact mobile 3 soit poussé de façon continue vers le bas En fonction de l'application envisagée pour l'instrument équipé d'un clavier à touches à membranes, il est nécessaire de maintenir, pendant une certaine période de temps ou de façon continue le contact entre les éléments de contact 1 et 3 Dans de telles circonstances, on a utilisé comme par le passé le circuit électrique spécial prévu séparément de manière à obtenir cette condition, à savoir la condition d'autorétention Un tel circuit est cependant complexe, il comporte de nombreuses parties et il occupe pal conséquent un grand espace En conséquence, il est coûteux et en outre il entrave la liberté de conception dudit instrument. En considérant maintenant conjointement les Fig 2 et 3, on voit qu'on a représenté un clavier à touches à membranes comportant un moyen d'autorétention ou de fermeture de circuit conformément à la présente invention Le clavier à touches représenté sur les Fig 2 et 3 comporte les mêmes composants généraux que les structures de l'art antérieur, mais il est pourvu additionnellement d'un circuit électromagnétique servant à remplir une fonction d'auto-rétention ou de fermeture de circuit. Sur les Fig 2 et 3, on a désigné par 10 un élément de base comportant un motif de points de contact fixes Il formé d'une peinture conductrice de courant et on a désigné par 12 une feuille de commande comportant un motif de points de contact mobiles 13 correspondant au motif de points de contact fixes 11. Le motif de points de contact mobiles 13 est formé d'une pein- ture conductrice de courant ayant une propriété magnétique de manière que les pôles magnétiques soient formés dans la direction de mouvement du contacteur, notamment dans une direction opposée au motif de points de contact fixes On a désigné par 14 un film d'espacement qui est placé entre l'élément de base 10 et la feuille de commande 12 et qui comporte un trou 16 ménagé dans le but de former une cavité 15 permettant le mouvement des éléments contacteurs La référence 18 désigne un enroulement imprimé qui fonctionne comme un enroulement électromagnétique et qui est placé du côté du motif de points de contact fixes Il qui est le plus éloigné du motif de points de contact mobiles 13, en étant formé d'un matériau conducteur du courant choisi parmi un métal tel que du cuivre ou de l'aluminium, ou bien une peinture conductrice de courant placée sur une feuille de support d'enroulement 19 constituée par exemple d'une résine de polyester, d'une résine de polyimide, d'une résine de poly- amide ou d'une autre résine synthétique appropriée; cet enrou- lement est relié en série avec le motif de points de contact fixes Il et avec le motif de points de contact mobile 13 ainsi qu'à une source de courant électrique par l'intermédiaire d'un interrupteur prévu séparément On a désigné par 20 et 21 un adhésif servant à fixer l'élément de base 10 et la feuille de commande 12 sur les surfaces respectives du film d'espacement 14, tandis que la référence 22 désigne un adhésif servant à fixer la feuille de support d'enroulement 19 sur la surface inférieure de l'élément de base 10. Dans le clavier à touches à membranes ayant la structure décrite cidessus, par une simple poussée vers le bas du point de contact mobile 13 prévu sur la feuille de commande 12 de manière qu'il soit appliqué contre le point de contact fixe 11 dans le cas o l'enroulement imprimé 18 est connecté en série avec le point de contact fixe et le point de contact mobile 13, ou bien en poussant vers le bas le point de contact mobile 13 de la feuille de commande 12 et en fermant également un interrupteur d'auto-rétention prévu séparément dans le cas o l'enroulement imprimé 18 est relié à une source de courant par l'intermédiaire d'un interrupteur d'auto-rétention prévu séparément, on provoque la connexion électrique de l'enroulement imprimé et il en résulte la génération d'un champ magnétique et l'attraction du point de contact mobile 13; en conséquence, on obtient le maintien d'une condition suivant laquelle le point de contact mobile 13 est maintenu en contact avec le point de contact fixe 11, même après que l'opérateur a enlevé son doigt de la feuille de commande 12, c'est-à-dire qu'on maintient une condition d'auto-rétention. Une suppression de cette condition d'auto-rétention est effec- tuée par coupure du courant passant dans le circuit électrique se composant du point de contact fixe 11, du point de contact mobile 13 et de l'enroulement imprimé 18 par utilisation d'un interrupteur de suppression d'auto-rétention dans le cas o les deux motifs de contact 11 et 12 (comme 13) et l'enroulement im- primé 18 sont connectés en série, ou bien par ouverture de l'in- terrupteur d'auto-rétention mentionné ci-dessus de façon à cou- per le courant passant dans l'enroulement imprimé 18; dans l'un ou l'autre cas, le champ magnétique est dissipé à partir de l'enroulement imprimé 18 et le point de contact mobile 13 revient élastiquement en arrière sous l'effet de la force élastique de la feuille de commande 12 et se sépare du contact fixe 11. Dans un autre mode de réalisation du clavier à touches à membranes représenté sur la Fig 4, il est prévu en 23 un enroulement imprimé agencé sous forme d'un enroulement électro- magnétique sur la surface supérieure d'un élément de base 24 et qui est formé du même matériau que mentionné ci-dessus. La référence 25 désigne une touche isolante fixée sur la surface de l'enroulement imprimé 23 et il est prévu, sur sa surface supérieure, un motif de p Yints de contact fixes 25. On a désigné par 27 une feuille de commande comportant un motif de points de contact mobiles 28; on a également désigné par 28 ' un film d'espacement, et par 30 et 31 (et également par 29 et 30) une matière adhésive. Puisque, dans ce mode de réalisation, le point de contact fixe 26 et l'enroulement imprimé 23 sont placés sur le môme côté de l'élément de base 24, cela procure l'avantage que le nombre de pièces et le nombre d'opérations de fabrication sont petits par comparaison aupremier mode de réalisation de l'invention. Le mode de réalisation représenté sur la Figure 5 est conçu de manière qu'une plus grande force d'attraction puisse être engendrée môme lorsque le courant passant dans l'enroulement imprimé est faible On a désigné par 32 un enroulement imprimé agencé sous forme d'un enroulement électromagnétique et placé sur un élément de base 33, tandis que la référence 34 désigne une couche isolante fixée sur la surface de l'enroulement im- primé 32 de la même manière que sur la Fig 5 (cf Figure 4). On a désigné par 35 un point de contact fixe formé sur la surface de la couche isolante 34 et, à la différence du mode de réalisation de la Fig 4, il est constitué d'un élément électro-conducteur contenant un matériau magnétique de manière à créer une magnétisation dans la même direction que celle de l'enroulement imprimé 32 La référence 37 désigne une feuille de commande comportant un motif de points de contact mobiles 38, on a également désigné par 38 ' un film d'espacement, et par 39 et 40, une matière adhésive. Puisque, dans cet exemple, le champ magnétique engendré par l'enroulement imprimé 32 s'ajoute au champ magnétique en- gendré par le point de contact fixe 35, une plus grande force magnétique agit sur le point de contact mobile 38, même lors- qu'un courant de même grandeur, comme dans le cas de l'exemple de la Fig 5, passe dans l'enroulement imprimé 32, et on obtient par conséquent un effet d'auto-rétention qui est plus stable contre des vibrations, des chocs, etc En d'autres termes, lorsqu'on opère dans un environnement exempt de vibrations, etc, la grandeur du courant appliqué à l'enroulement imprimé 32 peut être réduite proportionnellement à la grandeur de la force magnétique s'exerçant à partir du contact fixe 35, et il en résulte qu'on obtient ainsi un avantage pour des applications à faible consommation de courant. Dans tous les modes de réalisation décrits ci-dessus pour le clavier à touches, la suppression de la fonction d'auto-rétention est réalisée par manipulation d'un inter- rupteur placé dans un endroit séparé de la partie d'action- nement du motif de points de contact mobiles En fonction du mode d'installation du clavier à touches, il est cependant parfois souhaitable d'effectuer cette suppression de fonction d'auto-rétention dans ladite position opérationnelle. Les Figures 6 et 7 sont des modes de réalisation qui sont agencés pour une telle situation, dans laquelle un interrup- teur de clavier à touches servant à la suppression de l'auto- rétention qui se manifeste dans la direction d'établissement du contact entre le point de contact mobile et le point de contact fixe, est placé en dessous du clavier à touches ayant une structure telle que celle représentée sur les Fig 4 ou 5. Notamment, sur la Fig 6, on a désigné par 42 un clavier à touches à membranes ayant la même structure que dans le mode de réalisation des Fil 4 ou 5, la référence 43 désigne un sous-clavier à touches destiné à la suppression de l'effet d'auto-rétention et fixé sur la surface inférieure du clavier 42 par l'intermédiaire d'une matière adhésive 44 Le sousclavier à touches est une structure stratifiée comportant successivement, en direction du clavier à touches à membranes, une feuille de base 46 portant un motif de contacts fixes 45, une feuille d'espacement 48 et une feuille de commande 50 comportant un motif de contacts mobiles 49, lesdites feuilles étant liées ensemble par l'intermédiaire d'une matière adhésive 51, 52 et les deux motifs de contacts 45 et 49 du sous-clavier étant disposés le long du même axe que les deux motifs de points de contact du clavier à touches 42. Dans cet exemple, lorsqu'un point de contact mobile 28 (ou 38) du clavier à touches à membranes 42 est légèrement enfoncé, seuls le point de contact mobile 28 (ou 38) et le point de contact fixe 26 (ou 35) entrent en contact mutuel et un courant passe dans l'enroulement imprimé 23 (ou 32), de sorte qu'on crée ainsi un effet d'auto-rétention; lorsque, dans une telle condition, le contact mobile 28 (ou 38) est fortement poussé vers le bas, la feuille de base 24 (ou 33) du clavier à touches à membranes 42 et la feuille de commande du sous-clavier 43 sont infléchis, de sorte que le contact mobile 49 vient toucher le contact fixe 45, ce qui excite un circuit de coupure d'auto-rétention de manière à supprimer le courant passant dans l'enroulement imprimé 23 (ou 32), et par conséquent à annuler l'effet d'auto-rétention. Une telle structure présente l'avantage qu'à la fois l'auto-rétention et son annulation peuvent être assurées dans la même partie opérationnelle, ce qui contribue également à une réduction d'encombrement dans des panneaux de commande comportant de tels claviers à touches. Dans le mode de réalisation représenté sur la Fig 7, l'élément de base 24 (ou 33) du clavier à touches à membranes 42, qui est semblable à celui représenté sur la Fig 6, est utilisé comme la feuille de commande du sousclavier à touches, tandis qu'un motif de points de contact mobiles 54 du sous-clavier à touches est prévu sur la surface inférieure de la feuille de commande Des éléments désignés par 55 et les numéros suivants constituent les composants du sous-clavier à touches, la réfé- rence 55 désignant un élément de base comportant un motif d'éléments de contact fixes 56, la référence 57 désignant un élément d'espacement, et les références 58 et 59 désignant une matière adhésive. Les avantages de cet-exemple consistent en ce que, puisque l'élément de base 24 (ou 33) du clavier à touches 42 est utilisé comme la feuille de commande du sous-clavier à touches, le nombre de composants et le nombre d'opérations de fabrication sont faibles, et la structure peut être réalisée mince. Conformément à la présente invention, comme décrit ci- dessus, une structure d'auto-rétention est placée sur la partie opérationnelle du clavier à touches de manière à coo- pérer simultanément avec ce dernier lors de son actionnement et, en conséquence, il devient inutile de prévoir un interrup- teur séparé et un circuit électrique séparé d'établissement et de coupure de l'autorétention, ce qui permet de simplifier des instruments comportant un clavier à touches à membranes. REVENDICATIONS 1. Clavier à touches, caractérisé en ce qu'il comprend une première feuille à circuit ( 12), au moins un premier élé- ment de contact mobile ( 13) placé sur la première feuille à circuit, conducteur du courant et possédant des propriétés magnétiques, une seconde feuille à circuit ( 10) comportant au moins un second élément de contact ( 11) sur un premier côté de la seconde feuille qui est dirigé vers la première feuille, lesdits premier et second éléments de contact ( 11, 13) étant alignés et étant normalement déconnectés électriquement, tout en étant agencés pour être amenés en contact électrique par mouvement du premier élément de contact ( 13) vers le second élément de contact ( 11), et en ce qu'il est prévu un circuit électrique définissant un enroulement ( 18) pour engendrer un champ magnétique en alignement avec lesdits premier et second éléments de contact pour retenir ces éléments en contact physique et électrique. 2. Clavier à touches selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit définissant un enroulement ( 18) est connecté en série avec lesdits premier et second éléments de contact ( 11, 13). 3. Clavier à touches selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit circuit définissant un enroulement ( 18) est supporté par une troisième feuille ( 19) qui est adja- cente au second côté de la seconde feuille ( 10). 4. Clavier à touches selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen d'espa- cement ( 14) pourvu d'ouvertures ( 16) entre lesdites première et seconde feuilles à circuit ( 10, 12), ladite ouverture étant alignée avec lesdits premier et second éléments de contact. 5.-Clavier à touches selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit définissant un enroulement ( 18) est placé sur ledit premier côté de la seconde feuille à circuit ( 10), en ce qu'il est prévu un moyen d'isolation ( 25) sur ledit circuit définissant l'enroulement ( 18) et en ce que ledit second élément de contact ( 26) est supporté par ledit moyen d'isolation ( 25). 6. Clavier à touches selon la revendication 5, caracté- risé en ce que ledit second élément de contact ( 26) est élec- tro-conducteur et possède des propriétés magnétiques. 7. Clavier à touches selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen d'arrêt de rétention qui est associé audit circuit de défini- tion d'enroulement ( 18) pour faire cesser la génération du champ magnétique. 8. Clavier à touches selon la revendication 7, caracté- risé en ce que ledit moyen d'arrêt de rétention comprend un clavier à membranes qui est fixé sur la seconde feuille à circuit du clavier à touches principal ( 42)sur le second côté de cette feuille. 9. Clavier à touches selon la revendication 8, caracté- risé en ce que ledit sous-clavier comprend une première feuille ( 50) fixée paradhésif sur le second côté de la seconde feuille du clavier principal et portant au moins un élément de contact mobile, une seconde feuille ( 46) comportant au moins un élément de contact fixe qui est aligné avec l'élément de contact mobile de la première feuille du sousclavier et avec ledit circuit de définition d'enroulement ( 23), ainsi qu'une feuille d'espa- cement qui sépare la première et la seconde feuille du sous- clavier et qui est fixée par adhésif sur celle-ci, cette feuille d'espacement comportant une ouverture qui est alignée avec les éléments de contact correspondants de la première et de la seconde feuille à circuits du sous-clavier. 10. Clavier à touches selon la revendication 9, caracté- risé en ce que, pour former le sous-clavier, la seconde feuille à circuit ( 10) du clavier principal est pourvue sur son second côté d'au moins un élément de contact mobile et électriquement conducteur, et en ce qu'il est prévu une feuille de sous- clavier portant au moins un élément de contact fixe et élec- triquement conducteur en correspondance et aligné avec l'élément de contact mobile prévu sur le second côté de la seconde feuille à circuit du clavier principal et avec ledit circuit de défi- nition d'enroulement. 11. Clavier à touches selon la revendication 11, carac- térisé en ce qu'il est prévu entre ladite seconde feuille à circuit du clavier principal et ladite feuille du sous-clavier un moyen d'espacement qui est pourvu d'une ouverture alignée avec les éléments de contact prévus sur la seconde feuille à circuit du clavier principal et ladite feuille du sous-clavier.