Brevet FR2584528A1 — publié le 19870109

Commutateur électrique à bouton-poussoir à membrane de rappel cloquante. L'invention concerne les commutateurs électriques à bouton-poussoir à membrane en élastomère de rappel cloquante en forme de coupelle utilisés dans de nombreux domaines, notamment dans le petit appareillage électronique. Ces commutateurs sont monostables. On peut reprocher aux appareils connus de ce genre d'être un peu "mous", de ne pas suffisam- ment laisser percevoir au toucher le déclic susceptible d'indiquer que le contact a bien été effectivement établi, et, d'autre part de ne pas réaliser mécaniquement la fonction de commutateur bistable. Le but de l'invention est de perfectionner les commutateurs du genre en question en vue d'éviter les inconvénients qu'on vient de rappeler. Les commu- tateurs connus comportent une membrane en élastomère de rappel cloquante en forme de coupelle qui porte un contact électrique mobile et qui est interposée entre le bouton-poussoir et le corps muni d'un contact fixe correspondant. Un commutateur suivant l'invention comporte, en outre, au moins une membrane cloquante supplémen- taire de rappel, sans fonction électrique, interposée également entre le bouton-poussoir et le corps du commutateur. Grâce à la présence de cette membrane cloquan- te supplémentaire dont la fonction est uniquement mécanique, le boutonpoussoir d'un tel commutateur résiste davantage à l'enfoncement que dans un commuta- teur classique, de sorte qu'on le sent mieux lorsqu'on le manoeuvre et, surtout, on sent beaucoup plus nette- ment le déclic qui se produit à l'instant o les mem- branes passent par leur point de résistance maximum à l'enfoncement et s'opposent brusquement beaucoup moins à l'enfoncement du bouton-poussoir qui va termi- ner sa course; en d'autres termes, on bénéficie d'une sensation tactile beaucoup plus nette qui rend la ma- noeuvre de l'appareil plus agréable et, en même temps, son fonctionnement plus fiable. De plus, s'il s'agit d'un commutateur bistable, on remarquera que la ou les membranes supplémentaires ramènent le bouton- poussoir jusqu'à sa position la plus haute, même lorsque la membrane à fonction électrique demeure enfoncée, avec le contact mobile, dans celle des deux positions pos- sibles du commutateur o son mécanisme le maintient temporairement accroché; ainsi, on réalise une uni- formité permanente dans la position libre des boutons- poussoirs. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples, deux modes de réalisation de l'invention. Sur des dessins: la figure 1 est une vue en plan, avec des arrachements, d'un commutateur bistable double suivant l'invention, la figure 2 est, à plus grande échelle, une coupe faite suivant la ligne II-II de la figure 1, la figure 3 est une coupe faite suivant la ligne brisée III-III de la figure 1, la membrane élastique étant supposée enlevée, la figure 4 est, à plus grande échelle, une coupe partielle faite suivant la ligne IV-IV de la figure 3, pour montrer la structure du mécanisme à came en coeur de contrôle du fonctionnement du commu- tateur bistable, la figure 5 est une coupe faite suivant la ligne V-V de la figure 6 et montre la structure d'une variante de membrane de rappel représentée seule, et la figure 6 est une vue en plan correspondant à la figure 5. Le commutateur électrique bistable représenté sur les figures 1 à 4 comporte un corps en forme de bottier 1 en matière isolante. Dans l'exemple, ce com- mutateur est double et chacune de ses deux parties semblables comporte un bouton-poussoir de commande 2 également en matière isolante qui peut coulisser dans le corps et traverse un ajour 3 de ce dernier. La fa- ce intérieure du bouton-poussoir présente un évide- ment 4 dont le fond porte contre un bossage 5 apparte- nant à une palette 6 qui fait partie d'un mécanisme de maintien du commutateur bistable en position d'en- clenchement; ce mécanisme est de tout type classique approprié, on le décrira un peu plus en détail plus loin, mais il ne fait d'ailleurs pas partie de l'invention. Entre le fond 11 du boîtier 1 et le bouton- poussoir 2, se trouve une membrane de rappel en élas- tomère qui est d'une structure particulière et qui est désignée dans son ensemble par 12. Cette membrane comporte une première cloque centrale 13 qui exerce, à la fois, une fonction électrique et une fonction mécanique de rappel du bouton-poussoir, et deux clo- ques supplémentaires 14, 15 disposées symétriquement, de part et d'autre de la première cloque centrale 13 et ne jouant qu'un rôle purement mécanique de rappel du bouton-poussoir. Les trois cloques 13, 14, 15 sont venues de moulage ensemble lors de la fabrication de la membrane 12, en une seule pièce. La cloque centrale 13 est en forme de coupel- le dont le dôme présente, sur le dessus, un évidement 18; le bord supérieur de cet évidement porte contre la face inférieure de la palette 6. Cette cloque pré- sente une forme de révolution autour d'un axe géomé- trique 19 et elle est située en-dessous du centre de la face inférieure du bouton-poussoir dont elle con- tribue à assurer le rappel en position haute par l'in- termédiaire de la palette 6. Un grain électrique mobile, constitué par un plot conducteur 21, en métal ou en silicone conducteur, est fixé, par tout moyen approprié tel que sertissage, clipsage, ou collage, contre la partie centrale de la face intérieure de la coupelle 13, il est destiné à venir porter contre un circuit imprimé déposé sur le fond 11 du boîtier. La longueur de sa course est indiquée en C1 sur la figure 2. Chacune des deux cloques latérales 14 et 15 est de configuration générale tronconique dont la par- tie supérieure est renforcée par une partie cylindri- que 25 et par un tampon 26 destiné à venir buter con- tre le fond du boîtier en fin de course du bouton- poussoir; la course du tampon 26 est désignée par C2 sur la figure 2; elle est plus grande que la course C1 du grain électrique mobile 21, de sorte que, dans la dernière partie de la course d'enfoncement du boutonpoussoir, à partir de l'instant o le contact mobile touche le contact fixe du fond du boîtier, la partie supérieure de la cloque centrale 13 se déforme, ce qui peut se faire facilement, notamment grâce à la présence de son évidement 18. On ne reviendra pas sur les avantages d'une telle disposition puisque ceux-ci ont déjà été expo- sés plus haut. Dans l'exemple, on a supposé qu'on avait ajouté deux cloques de rappel supplémentaires à fonc- tion uniquement mécanique, mais on pourrait envisager d'en prévoir un nombre différent, par exemple une seule ou, au contraire, un plus grand nombre, pourvu que leur configuration et leur disposition soient convenablement étudiées. On a supposé aussi qu'il s'agissait d'un com- mutateur bistable, mais on pourrait très bien prévoir une ou plusieurs membranes à cloques supplémentaires de rappel dans des commutateurs monostables; on y retrouverait les mêmes avantages. La structure géné- rale serait sensiblement la même que celle du commu- tateur bistable qu'on vient de décrire; il suffit de supprimer, par la pensée, l'ensemble du mécanisme de maintien du contact électrique mobile en position active, c'est-à-dire essentiellement la palette 6 ainsi que les pièces qui lui sont associées et sur lesquelles on va précisément revenir maintenant, comme annoncé plus haut. Sur les figures 1 et 3, on voit que l'extré- mité proximale de la palette 6 présente deux touril- lons coaxiaux 31 qui pivotent dans deux évidements correspondants 32 du bottier 1, tandis que son extré- mité distale porte un prolongement coudé 33 qui cons- titue ce qu'on a l'habitude d'appeler "came en coeur" dans les commutateurs bistables. Sur la figure 4, on peut voir plus en détail, à plus grande échelle, comment est constituée cette came; elle coopère avec une extrémité d'un levier coudé 35 dont l'autre extré- mité est accrochée dans le bottier 1. La came présente un couloir 36 qui bifurque en deux branches 37, 38 reliées entre elles, à leur partie supérieure, au- dessus d'un cran de repos 39 légèrement décalé par rapport au couloir 36 et au-dessus duquel se trouve un bec incliné de dégagement 41. Lorsque le commuta- teur est dans sa position de repos représentée sur toutes les figures des dessins, la came en coeur 33 occupe sa position haute et l'extrémité adjacente du levier 35 se trouve à l'entrée du couloir 36 de la came en coeur, comme représenté à la partie inférieure de la figure 4. Si l'on appuie sur le bouton-poussoir 2, on enfonce donc la palette 5 et la came en coeur 33 descend avec elle pendant que le levier 35 monte relativement dans le couloir 36 de la came, puis dans la branche 37; lorsqu'on cesse d'appuyer sur le bouton-poussoir, les membranes élastiques le font remonter, mais le levier 35 s'accroche en 35A sur le dessus du repos 39 de la came en empêchant la palette de remonter davantage, de sorte que le contact mobile 21 reste appuyé contre le contact fixe. Toutefois, on a déjà vu plus haut que le bouton-poussoir continue à remonter jusqu'à sa position haute sous l'action des deux membranes latérales de rappel 14, 15. Pour ramener le commutateur dans sa position initiale, on appuie évidemment une deuxième fois sur le bouton- poussoir, le levier 35 se dégage immédiatement du repos 39 de la came en coeur et, dès qu'on cesse d'appuyer sur le bouton, la palette remonte pendant que le levier 35 retourne au couloir 36 par l'autre branche 38, suivant un processus classique. Dans cet exemple, on a supposé que la came en coeur est solidaire de la palette associée au bouton- poussoir, mais on pourrait tout aussi bien adopter la disposition inverse dans laquelle la came en coeur serait solidaire du bottier, tandis que le levier serait lié à la palette; le fonctionnement serait le même. Enfin, sur les figures 5 et 6, on a représenté une variante de membrane élastique cloquante de rappel supplémentaire utilisable dans un commutateur mono- stable, c'est-à-dire un commutateur qui ne comporte pas la palette ni le mécanisme associé à came en coeur pour le maintien du contact en position active. Cette membrane, désignée par 44, est de forme annulaire de révolution et disposée coaxialement autour de la mem-- brane à fonction électrique 13 en forme de coupelle. L'ensemble de ces deux membranes pourrait aussi être fabriqué en une seule pièce par moulage. REVENDICATIONS 1. Commutateur électrique à bouton-poussoir à membrane élastomère de rappel cloquante en forme de coupelle qui porte un contact électrique mobile et qui est interposée entre le bouton-poussoir et le corps du commutateur muni d'un contact fixe correspon- dant, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une membrane cloquante supplémentaire de rappel (14, 15) sans fonction électrique, interposée également entre le bouton-poussoir (2) et le corps du commutateur (1). 2. Commutateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux membranes clo- quantes supplémentaires de rappel en forme de cou- pelles (14, 15) disposées, de préférence symétrique- ment, de part et d'autre de la membrane à fonction électrique (13). 3. Commutateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane cloquante supplémentaire de rappel (44) est plus large que la membrane cloquante à fonction électrique (13) et elle est disposée coaxialement autour de cette dernière. 4. Commutateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la ou les membranes cloquantes supplémentaires de rappel (14,15,44)sont venues de moulage en une seule pièce avec la membrane cloquante à fonction électrique (13). 5. Commutateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un mé- canisme, notamment un mécanisme à came en coeur (5, 33, 35) de maintien en position active de la membra- ne cloquante à fonction électrique (13), de manière à rendre le commutateur bistable. 6. Commutateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane cloquante à fonc- tion électrique (13) est munie d'un plot conducteur (21), en métal ou en silicone conducteur, serti ou clipsé sur ladite membrane. 7. Commutateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dôme de la membrane cloquan- te à fonction électrique (13) est évidé sur le des- sus (en 18) pour que sa déformabilité soit encore satisfaisante à partir de l'instant o le contact mobile (21) touche le contact fixe (11).