Brevet FR2584231A1 — publié le 19870102

L'invention concerne les commutateurs électriques à bouton-poussoir utilisables dans de nombreux domaines, notamment dans les équipements électriques de véhicules automobiles. La tendance actuelle est de réaliser des appareils de commutation électrique nécessitant des efforts de commande plus faibles (de l'ordre de 0,5 à 3 N) et des longueurs de course également plus faibles (de tordre de 1,5 à 3 mm). Par ailleurs, avec le développement de l'élec- tronique et l'apparition de technologies comportant des circuits à haute impédance, il arrive parfois que l'on ait à commuter des courants d'intensité très faible, par exemple de 1 mA, mais il n'en demeure pas moins que, dans certains secteurs de l'activité industrielle, tels que le secteur automobile, il devient parfois nécessaire de couper des courants d'intensité plus importante, par exemple de l'ordre de 1 à 2 A. Dans ce cas, les appareils à contacts dits "poses" ne peuvent pas convenir, car, s'il est en élastomère sur le contact, il ne peut guère couper des courants d'in tensité supérieure à 10 mA environ, et s'il est en métal noble, il ne constitue pas un bon compromis économique. Quant aux appareils à contacts dits "frottés", ils sont délicats à concevoir avec des longueurs de course réduite. En outre, dans l'état actuel de la technique, lorsqu'on appuie sur le bouton-poussoir d'un commutateur, on ne sent pas vraiment si le commutateur est bien effectivement enclenché à l'instant où l'on pense être arrivé à la fin de sa course. Le but de l'invention est de réaliser un commutateur à bouton-poussoir d'une structure nouvelle qui permet de surmonter les difficultés qu'on vient d' exposer. Le commutateur électrique à bouton-poussoir (monostable ou bistable) suivant l'invention est du type classique comportant déjà : d'une part, un bol- tier dans lequel sont logés des contacts électriques fixes reliés à un connecteur débouchant à l'extérieur dudit boîtier et, d'autre,part, un bouton-poussoir rappelé par un ressort, et portant au moins un contact électrique mobile qui vient s'engager contre les contacts électriques fixes correspondants lors d'un enfoncement du bouton-poussoir.Suivant la caractéristique principale de l'invention, une lame élastique, encastrée dans le bouton-poussoir par l'une de ses extrémités, s'appuie, par son autre extrémité, contre une came du corps qui comporte une première partie inclinée dans le sens qui imprime une contrainte croissante à ladite lame durant une première partie de la course d'enfoncement du bouton-poussoir nécessitant un effort de commande d'intensité croissante, suivie d'une deuxième partie parallèle à la direction de déplacement du bouton-poussoir sans accroissement de la contrainte imprimée à ladite lame lorsque le bouton-poussoir poursuit et termine sa course. Grâce à cette conception particulière de l'appareil, il se produit une sorte de déclic à l'instant précis où la lame élastique franchit la fin de la première partie inclinée de la came puisque, à partir de cet instant, le doigt de l'utilisateur n'a plus à vaincre cette résistance croissante que lui opposait, jusque-là, la lame élastique, cette dernière ne subissant plus aucune déformation supplémentaire dans la deuxieme partie de sa course. Suivant une autre caractéristiques très importante de l'invention, la lame élastique précitée est une lame métallique dont l'extremité distale présente au moins un prolongement constituant lui-même l'un des contacts électriques mobiles précités. Ainsi, le contact mobile commence par se "poser" contre le contact fixe correspondant vers la fin de l'action de la première partie inclinée de la came, puis il frotte ensuite contre ledit contact fixe jusqu'à la fin de la seconde partie de sa course. On bénéficie ainsi du faible encombrement des appareils à contact posé sans perdre l'avantage de bonne conduction d'un contact frotté bien que le processus de fonctionnement puisse être réalisé très correctement avec une longueur de course relativement faible, ainsi qu'on le comprendra mieux plus loin. 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, quelques modes de réalisation d'un commutateur électrique à bouton-poussoir suivant l'invention. Sur ces dessins la figure 1 est une coupe longitudinale faite suivant la ligne I-I de la figure 3, d'un premier mode de réalisation la figure 2 est une autre coupe longitudinale faite par un plan perpendiculaire au plan de coupe de la figure 1 et sensiblement suivant la ligne brisée II-II de la figure 1 les figures 3 et 4 sont des coupes transver sales faites, respectivement, suivant les lignes III III et IV-IV de la figure 2. La figure 5 illustre schématiquement une variante de la partie inférieure de la figure 1 ; et la figure 6 montre une adaptation de la disposition de l'appareil de la figure 1 à une commande à levier placée sous le volant de direction d'un véhicule automobile. Le commutateur électrique à bouton-poussoir de commande représenté sur les figures 1 à 4 (monostable dans cet exemple), comporte essentiellement un boîtier 1 en matière isolante dans lequel sont logés des contacts électriques fixes en métal 2A, 2B, 2C, 2D, un bouton-poussoir de commande 3 qui porte des contacts électriques mobiles tels que 4A et 4B, et un ressort de rappel 5. Le bouton-poussoir 3 est constitué de deux pièces emmanchées l'une dans l'autre, à savoir : une pièce intérieure 7 dont la majeure partie est logée dans le boîtier 1 et une pièce extérieure 8 en forme de collerette fermée sur ie avant par une pastille transparente 9. Le bottier 1 peut être monté, d'une manière classique, dans une ouverture 12 d'une paroi 13 pincée entre un épaulement 14 et des languettes élastiques 15 dudit boîtier. Une extrémité de ressort de rappel 5 est centrée sur des doigts 17 en saillie dans le fond du boîtier 1 et son autre extrémité contre un épaulement intérieur annulaire 18 du corps 7 du boutonpoussoir. Les contacts électriques 2A à 2D sont constitués par de petites pièces en forme de cornières dont une aile présente un prolongement 21A à 21D emmanché à force dans un trou correspondant 22A à 22D d'une partie du boîtier 1 convenablement conformée à cet effet. Les prolongements 21A à 21D sont en saillie l'exte- rieur de l'appareil et forment ensemble un connecteur 24. Une lampe éle( > trique ou une diode éleutrol3minescente 26 est logée entre les doigts 17 du boîtier et les extrémités de son filament sont reliées, respectivement, aux deux contacts électriques fixes 2C, 2D prévus à cet effet. Les deux contacts électriques mobiles 4A et 4B sont constitués par deux branches de fourche formant des prolongements d'une lame élastique métallique 31 encastrée, par l'une de ses extrémités, dans un logement 32 d'une partie du corps 7 du bouton-poussoir. La lame 31 est parallèle à l'axe du bouton-poussoir et son extrémité distale présente un bossage 33 sur sa face extérieure, autrement dit sa face opposée à celle qui est tournée vers l'axe de l'appareil. Les parties 4A et 4B appelées plus haut "prolongements" de la lame 31 s'étendent donc à partir de l'extrémité distale de ladite lame, mais avec cette lame, elles constituent une seule et même pièce élastique. Dans l'exemple, la partie non encastrée de la lame 31 présente un ajour médian 34 (figure 2)de même largeur que l'intervalle 35 entre les deux branches de fourche formant les contacts 4A, 4B. Une nervure longitudinale 37 (figures 1, 2 et 4), en saillie sur la face interne du boîtier, s'étend principalement dans l'intervalle entre les deux contacts mobiles 4A, 4B, ainsi qu'en-deçà et au-delà elle présente deux parties actives, à savoir : une première partie 38 (figure 1) formant came inclinée dans le sens qui imprime une contrainte croissante à la lame flexible 31 lors d'une première partie de la course d'enfoncement du bouton-poussoir et une deuxième partie 39 parallèle à l'axe de l'appareil. Sur la figure 1 on peut apprécier la longueur totale de la course du bouton-poussoir en observant la distance qui sépare l'extrémité libre 4B1 du contact mobile 4B représenté en traits continus en position de repos (bouton-poussoir sorti) et la même extrémité libre 4B2 dudit contact mobile représenté en traits mixtes en position active (bouton-poussoir supposé enfoncé). Les deux parties de la nervure situées respectivement en-deçà de la partie inclinée 38 et au-delà de la partie droite 39 n'ont aucun rôle actif dans le fonctionnement de l'appareil ; tout au plus, la petite partie située à la gauche de la partie inclinée 38 sur la figure 1 peut-elle être considérée comme un repos pour la lame dans la position d'attente représentée du bouton-poussoir. Dans cette position, l'extrémité 4B1 du contact mobile n'est pas encore au droit du contact fixe 2B et est éloignée du plan de ce dernier. Le bossage 33 de la lame est en contact permanent avec la nervure 37 et glisse successivement contre les différentes parties de cette nervure, dans un sens ou dans l'autre, au cours du fonctionnement de l'appareil. La course du bouton-poussoir 3 est limitée, dans le sens de son enfoncement, par l'entrée en contact de l'extrémité intérieure du corps 7 dudit bouton avec le fond du boîtier 1 et, dans le sens de la sortie, sous l'action du ressort de rappel 5 par l'entrée en contact d'un ergot (non représenté) solidaire du corps 7 du bouton-poussoir avec une extrémité d'une rainure correspondante pratiquée dans la paroi latérale du boîtier, suivant une disposition classique. Le fonctionnement de l'appareil est le suivant Au repos, tous les organes de l'appareil occupent leurs positions respectives représentées en traits continus sur les dessins ; en particulier, la lame élastique 31 est parallèle à l'axe de l'appareil et son bossage 33 se trouve à côté de la partie inclinée 38 de la came pendant que l'extrémité 4B1 du contact 4B par exemple se trouve éloignée du contact fixe correspondant 2B. Lorsqu'on exerce une pression sur le bouton-poussoir dans le sens de la flèche f, le bossage 33 de la lame élastique 31 commence par glisser sur la partie inclinée 38 de la came, de sorte que ladite lame subit une contrainte de flexion croissante au fur et à mesure de son avancement, ce qui se traduit par une résistance croissante correspondante, oppose à l'effort exercé par le doigt de l'utilisateur. Le contact 4B, formé par le prolongement de la lame élastique, se rapproche très vite du contact fixe 2B, se pose sur lui, puis glisse dessus dans le sens de la flèche f pour occuper finalement la position représentée en traits interrompus sur la figure 1. Malus, avant qu'il n'atteigne cette position finale, le bossage 33 de la lame élastique est passé sur l'arête de la came qui est formée par la jonction de la première partie inclinée 38 de la came, avec sa deuxième partie 39 non inclinée ; à cet instant précis, la contrainte de flexion imprimée à la lame élastique 31 cesse brusque' ment d'être croissante, de sorte que le doigt de l'uti lisateur perçoit une sorte de déclic et 5 s'enfonce plus vite jusqu'à la fin de la course du bouton-poussoir. Lors du recul du bouton-poussoir, la lame élastique subit les déformations inverses, son bossage 33 glisse d'abord le long de la partie non inclinée 39 de la came, puis sur la partie inclinée 38 et, dans le meme temps, le contact mobile 4B commence par reculer en glissant contre le contact fixe 2B puis il s'en décolle brusquement avant d'achever sa course. Grâce à une telle structure, on a pu réaliser un appareil capable de couper des courants d'intensité relativement élevée, quelques ampères avec une course très faible seulement de l'ordre de 1,5 à 3 mm par exemple et l'on est parvenu à faire percevoir nettement un déclic à l'utilisateur qui est alors certain d'avoir amené le bouton-poussoir jusqu'à sa position active. De plus, sous un faible encombrement, on est parvenu à allier les avantages des contacts posés à ceux des contacts frottés. Le commutateur qu'on vient de décrire est du type monostable, mais on pourrait tout aussi bien adopter une disposition analogue dans un commutateur bis table en y incorporant des moyens classiques appro priés tels qu'une came en coeur par exemple. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 à 4, le contact électrique 4B et la lame électrique 31 sont constitués par deux parties d'une seule et même pièce. Toutefois, il est possible de séparer la fonction de lecture de came et celle de contact électrique, ainsi que cela est représenté schématiquement, sur la figure 5 où l'on peut voir que le bouton-poussoir 3 porte, d'une part une lame élastique 31 qui coopère avec une came 37 semblable à celle décrite plus haut et portée par le boitier et, d'autre part, un contact électrique 4B qui coopère avec un contact électrique fixe 2B également porté par le bolier. En d'autres termes, le contact mobile 4B, au lieu d'être constitué par un prolongement de la lame élastique comme dans le mode de réalisation des figures 1 à 4, est constitué par une pièce indépendante solidaire aussi du boutonpoussoir. Enfin, sur la figure 6, on a représenté une adaptation d'un appareil de commutation électrique au bras 41 d'une commande placée sous le volant de direction d'un véhicule automobile. Sur cette figure, on a conservé les mêmes chiffres de référence que sur le mode de réalisation des figures 1 à 4 pour désigner les pièces correspondantes, bien que la configuration de certaines d'entre elles ait dû être modifiée pour les besoins de la réalisation particulière envisagée. REVENDICATIONS 1. Commutateur électrique monostable ou bistable comportant, d'une part, un boîtier dans lequel sont logés des contacts électriques fixes reliés à un connecteur débouchant à l'extérieur dudit boîtier et, d'autre part, un bouton-poussoir rappelé par un ressort et portant au moins un contact électrique mobile qui vient s'engager contre des contacts électriques fixes correspondants lors d'un enfoncement du boutonpoussoir, caractérisé en ce qu'une lame élastique (31) , encastrée dans le bouton-poussoir (3) par l'une de ses extrémités, s'appuie, par son autre extrémité (33), contre une came (37) du corps (1) qui comporte une première partie (38) inclinée dans le sens qui imprime une contrainte croissante à ladire lame durant une première partie de la course d'enfoncement du boutonpoussoir nécessitant un effort de commande croissant, suivie d'une deuxième partie (39) sensiblement parallèle à la direction (f) de déplacement du bouton-poussoir sans accroissement de la contrainte imprimée à ladite lame pendant que le bouton-poussoir poursuit et termine sa course. 2. Commutateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la lame élastique précitée est une lame métallique (31) dont l'extrémité distale (33) présente au moins un prolongement (4A, 4B) qui constitue lui-même ltun des contacts électriques mobiles précités. 3. Commutateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité distale de la lame élastique (31) présente un bossage (33) en saillie sur sa face qui s'appuie contre la came (37). 4. Commutateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la face du prolongement (4A, 4B) de la lame élastique (31) qui coopère avec un contact fixe (2A, 2B) correspond à la face de lame opposée à celle qui s'engage contre la came (37). 5. Commutateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le prolongement (4A, 4B) de la lame élastique (31) est en forme de fourche dont les branches coopèrent, respectivement, avec des contacts électriques fixes correspondants (2A, 2B). 6. Commutateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la lame élastique (31) est cons tituée par une pièce distincte des contacts électriques mobiles (4B) (figure 5). 7. Commutateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est intégré à un bras (41) d'une commande placée sous le volant de direction d'un véhicule automobile (figure 6). 8. Commutateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un composant d'éclairage (26) est logé à.f.'intérieur du boîtier (1) et en ce que la face antérieure du bouton-poussoir (3) est translucide.