Brevet FR2536946A1 — publié le 19840601

AUTRE CLAVIER A MEMBRANE La présente invention concerne le domaine des claviers électriques Plus particulièrement,la présente invention se rap- porte au domaine des claviers à membrane, pourvus de plusieurs dômes à effet de ressort qui procurent une rétroaction tactile pour l'opérateur du clavier. Les claviers à membrane du type général auxquels se rapporte la présente invention sont bien connus dans la techni- que Ces claviers ont, classiquement, une paire de circuits impri més, l'une fixe et l'autre mobile, séparées par une entretoise ou une couche séparatrice Les couches de circuits imprimés sont constituées de plaques de matériau isolant, sur lesquelles les circuits imprimés sont appliqués Ces circuits imprimés se font face l'un à l'autre et sont séparés par une entretoise ayant des ouvertures à l'emplacement des éléments de contact alignés sur les plaques de circuits fixes et mobiles Normalementune couche à circuits imprimés aura plusieurs dômes à effet de ressor constitués dans celle-ci et assurant une sensation tactile de rétroaction à l'opérateur du clavier La commutation électrique est obtenue en appliquant les doigts ou toute autre pression à des endroits particuliers de l'une des plaques à circuits impri mes, de façon a déplacer un contact sur cette plaque à circuits à travers une ouverture pour venir au contact d'un élément de contact sur un dôme à effet de ressort de l'autre plaque à cir- cuits, ce qui provoque ultérieurement la transmission d'un effet de ressort à l'opérateur par le dôme Les couches de circuits, fixes et mobiles,et l'entretoise peuvent être des plaques de ma- tières distinctes ou bien deux ou trois de ces plaques peuvent être constituées d'une simple plaque de matériau pliée de toute manière souhaitable Les claviers ayant cette disposition sont généralement constitués d'une construction stratifiée avec les couches assembléescollées ou fixées autrement, de façon à empê- cher tout déplacement latéral relatif entre les couches L'assem- blage peut comprendre également une couche de couverture avec des indications de l'une ou l'autre nature, afin d'identifier les emplacements des touches et une plaque arrière servant à supporter l'assemblage. 1 Un inconvénient d'un clavier classique ayant des dômes à effet de ressort comme décrit ci-dessus réside dans la qualité de la sensation tactile souhaitable transmise à l'opérateur. Il est devenu évident que la force de traction ou de manoeuvre devant être exercée sur les deux couches à circuits imprimés et l'entretoise isolante pendant l'opération de commutation est très importante Il en résulte que la pression appliquée et la force de restauration à effet de ressort en sont défavorablement affectées La rétroaction tactile est engendrée par la différen- ce entre la pression initiale de manoeuvre et la force de restau- ration ultérieure Cette différence est définie en termes de rapport d'effet ressort Dans la technique antérieure, tant le rapport de l'effet ressort que la sensation tactile ou la rétro- action étaient défavorablement affectés, en particulier par la construction classique décrite ci-dessus, parce que l'augmenta- tion de la force de restauration à effet ressort est supérieure à et dépasse l'augmentation de la pression de commande. Les problèmes discutés ci-dessus et d'autres problè- mes encore propres à la technique antérieure sont surmontés ou allégés par le clavier à membraneconformément à la présente invention Conformément à la présente invention, il est prévu un clavier à membrane comprenant un premier circuit électrique pourvu de plusieurs pre- miers contacts de commutation; un second circuit électrique pourvu de plusieurs se- conds contacts de commutation,correspondant aux dits premiers contacts de commutation; au moins une saillie tactile constituée dans ladite seconde couche de circuits, ladite saillie tactile sortant de ladite seconde couche de circuits et s'écartant de ladite premiè- re couche de circuits, ladite saillie tactile supportant au moins une partie des dits seconds contacts de commutation pour assurer un contact sélectif avec lesdits premiers contacts de commutation; un dispositif isolant entre lesdits premier et second circuits, ledit dispositif isolant ayant au moins une ouverture alignée avec ladite saillie, de façon à permettre un contact sélectif entre lesdits -premier et second contacts de commutation; 2536946 3 une plaque flexible servant de couvercle et dans le plan de la surface supérieure des dites saillies, ladite plaqua de couvercle enfermant ledit second circuit électrique; un dispositif d'espacement entre ladite plaque couvel cle et le second circuit, ledit dispositif d'espacement ayant au moins une cavité entourant ladite saillie et des canaux raccordant ladite cavité du dispositif d'e pacement avec le milieu environnant. Grâce à la structure de ce nouveau clavier, la force de tension nécessaire à appliquer pendant l'opération de commut tion résulte uniquement de la tension de la plaque de commutati flexible supérieure Par conséquent et contrairement à la techr que antérieure, les autres constituants du clavier (c'est-à-dii les autres plaques de commutation et l'entretoise) ne nécessite plus qu'une force de tension y soit appliquée Par conséquent, l'augmentation de la force de restauration est supprimée par rapport à la technique antérieure, ce qui a pour résultat une amélioration du rapport d'effet ressort et de la sensation tac- tile. Les avantages mentionnés ci-dessus et d'autres encore propres à la présente invention paraîtront et seront compris par tous ceux qui sont au courant de la technique à la suite de la description détaillée et des dessins ci-après. Si l'on se réfère maintenant aux dessins o les éléme semblables sont numérotés d'une manière semblable dans les dif- férentes figures, on constate que-: la figure 1 est une vue en élévation avec coupe trans versale d'un clavier à membrane,conforme à la technique antéri E re; - la figure 2 est une vue en élévation avec coupe trans versale d'un clavier à membrane,conformeaà la présente inventic la figure 3 est une vue en élévation avec coupe trans versale d'une autre réalisation d'un clavier à membrane sembla- ble à la figure 2-mais ayant une disposition avec ondulations. Si l'on s'en réfère tout d'abord à la figure 1, on voit qu'elle représente un clavier à membrane classique, confor à la technique antérieure La commutation du clavier est consti 4. 1 tuée d'une première couche Flexible à circuits imprimés ou pla- que de commutation 2 ayant un circuit imprimé avec les points de contact 1 sur celle-ci et une plaque intermédiaire isolante 4 située en-dessous de la plaque de commutation 2 La plaque intermédiaire 4 est pourvue de plusieurs ouvertures ou cavités de déplacement de la commutation formée dans celle-ci et qui sont alignées selon la configuration correspondante des points de contact 1 Une plaque de commutation flexible 6, pourvue de plusieurs dômes à effet de ressort ou de saillies constituées dans celleci avec un circuit imprimé avec ses points de contact sur celle-ci 1 est située en-dessous de l'entretoise 4 Les points de contact 5 sont alignés avec les points de contact 1 de façon à ce que le contact électrique et mécanique puisse être réalisé entre eux par manoeuvre exécutée par l'opérateur de clavier. Une plaque rigide de support 8 communique avec et supporte la plaque de commutation 6 et crée ainsi plusieurs cavités 7 qui donnent de la place pour l'effet de ressort des d&mes au moment de la manoeuvre Enfin, une couche de liaison 9, constituée d'un adhésif ou d'une substance semblable, est prévue entre les pla- ques constituant l'ensemble, comme indiqué Comme expliqué précé- demment, le clavier décrit ci-dessus souffre de certains désavan- tages qui affectent d'une manière défavorable la rétroaction tac- tile due au dômes à effet de ressort Une force de traction très importante est nécessaire pour manoeuvrer la plaque de commuta- tion 2, l'entretoise isolante 4 et la plaque de commutation 6, afin de réaliser le contact mécanique et électrique Cette force de tension importante tend à affecter défavorablement le rapport d'effet ressort et la rétroaction tactile, parce que l'augmenta- tion de la force de restauration à la commutation est de loin supérieure à l'augmentation relative de la force d'entrée ou de la pression de manoeuvre Idéalement parlant, une sensation tactile ou une rétroaction améliorée devraient être engendrées par des forces de restauration plus petites que celles qui sont inhérentes à la technique antérieure. La présente invention surmonte les problèmes décrits ci-dessus au moyen d'une structure de clavier à membrane, comme représenté à la figure 2. 5. 1 Conformément à cette invention, une plaque de commuta- tion inférieure 11 est disposée en-dessous d'une plaque de com- mutation flexible 13 pourvue de plusieurs dômes à effet de res- sort ou-de saillies constituées dans celle-ci, les deux plaques de commutation ayant un circuit imprimé dont les points de con- tact 14 sont sur celles-ci Une première plaque d'espacement isolante 12, pourvue de plusieurs ouvertures ou cavités de dépla cement de la commutation est prévue entre les plaques de commu- tation 11 et 13, de façon à ce que les ouvertures correspondent suivant le dessin d'alignement des points de contact 14 Une plaque flexible servant de couvercle 15, avec une seconde plaque d'espacement 16 en- dessous de celle-ci est prévue au-dessus de la plaque de commutation 13,de façon à ce que la plaque couver- cle 15 soit dans le plan des surfaces supérieures des dômes ou saillies La plaque d'espacement 16 est pourvue de plusieurs cavités appropriées 17, qui créent des zones dégagées-pour les dômes permettant leur inversion au moment o ils sont manoeuvrés. La plaque d'espacement 16 sert également à supporter la plaque couvercle 15 Une série de canaux de passage d'air 18 est prévue également pour raccorder les cavités 17 à la pression ambiante extérieure à travers les plaques de commutation 11 et 13 et la première plaque d'entretoise 12. La nouvelle disposition de clavier à membrane conforme à la présente invention et représentée à la figure 2 diminue la difficulté en rapport avec les forces de tension élevées,vu que la force de manoeuvre nécessaire ne doit plus s'exercer que sur la plaque couvercle 15 et non sur les plaques de commutation 11 et 13 ni sur l'entretoise isolante 12, comme c'était le cas avec le clavier de la figure 1 conforme à la technique antérieure Un résultat direct de ce fait est que l'augmentation relative de la force de restauration de la commutation est supprimée par comparaison avec la technique antérieure, avec amélioration no- table et désirable du rapport d'effet ressort et de la rétroac- tion tactile. D'autres améliorations par rapport à la technique an- térieure dérivent d'une seconde réalisation de la présente inven- tion représentée à la figure 3 Le clavier à membrane de la fi- 6. 1 gure 3 est essentiellement identique au clavier de la figure 2, sauf que la plaque couvercle flexible 15 A présente une disposition avec des ondulations Cette disposition avec ondulations est caractérisée par une série de zones surélevées correspondant aux surfaces supérieures des dômes à effet ressort, avec des zones surbaissées situées entre les premières Cette disposition avec ondulations permet d'obtenir un meilleur rapport d'effet ressort et une meilleure sensation tactile parce que les parties courbées en relief tendent à modérer et à répartir d'une maniè- re plus uniforme la force de traction pour la manoeuvre. En outre, les passages d'air prévus depuis la cavité 17 vers l'extérieur par les canaux de passage d'air 18 permettent d'éviter l'augmentation nuisible de la pression d'air au moment de la manoeuvre, ce qui est le cas habituel, et-cela grâce au libre écoulement de l'air Cette augmentation de pression au moment de l'opération de commutation dans un clavier à membrane a affecté défavorablement,jusqu'à présentla sensibilité tactile et le rapport d'effet ressort Les canaux 18 conformes à la pré- sente invention suppriment effectivement ce problème. Le clavier à membrane, conorme à la présente invention, peut maintenir efficacement un effet de ressort pendant des pério- des d'utilisation prolongée La suppression du retour et des forces de traction,obtenue grâce à la nouvelle structure permet d'éviter la dégradation du rapport d'effet ressort et de la ré- troaction tactile, même après des manoeuvres répétées, ce qui prolonge d'autant la durée de vie du clavier Une durée de vie prolongée, comme la simplicité de la construction, sont les facteurs qui rendent ce clavier à membrane plus efficace et plus économique. 1 REVENDICATIONS 1 -Un clavier à membrane comprenant un premier circuit électrique ( 11) pourvu de plusieurs premiers contacts de commutation ( 14); un second circuit électrique ( 13) pourvu de plusieurs seconds contacts de commutation ( 14) correspondant aux dits premiers contacts de commutation ( 14); au moins une saillie tactile constituée dans ladite seconde couche de circuits ( 13), ladite saillie tactile sortant de ladite seconde couche de circuits et s'écartant de ladite première couche de circuits ( 11), ladite saillie tactile suppor- tant au moins une partie des dits seconds contacts de commutation ( 14) pour assurer un contact sélectif avec lesdits premiers contacts de commutation ( 14): un dispositif isolant ( 12) entre lesdits premiers et seconds dispositifs à circuits, ledit dispositif isolant ( 12) ayant au moins une ouverture alignée avec ladite saillie pour permettre un contact sélectif entre lesdits premierset seconds contacts de commutation ( 14); une plaque flexible servant de couvercle ( 15) dans le plan de la surface supérieure des dites saillies, ladite pla- que couvercle ( 15) enfermant ledit second circuit électrique ( 13) un dispositif d'espacement ( 16) entre ladite plaque couvercle flexible ( 15) et le second circuit ( 13), ledit dispositif d'espacement ayant au moins une cavité ( 17) entourant ladite saillie et des canaux ( 18) raccordant ladite cavité du dispositif d'espacement 2 Un clavier, selon revendication 1, caractérisé en ce que le premier circuit électrique ( 11 j comprend une couche de matériau isolant avec des dispositifsélectriquement conduc- teurs ( 14) sur l'une de ses surfaces faisant face au dit second dispositif à circuits électrique ( 14). 3 Un clavier selon revendication 2, caractérisé en ce que ledit second dispositif à circuits électriques com- prend une couche de matériau isolant flexible ( 13) avec un dispo- 8.- sitif électriquement conducteur ( 14) sur l'une de ses surfaces faisant face au dit premier dispositif à circuits électriques( 14). 4 Un clavier, selon l'une quelconque des revendica- tions l à 3, caractérisé en ce que ladite plaque couvercle ( 15 A) présente des zones planes surbaissées entre lesdites saillies, ce qui crée une surface ondulée.