Brevet FR2604849A1 — publié le 19880408

Commutateur électrique, notamment pour la commande d'équipements et accessoires automobiles. La présente invention concerne un commutateur électrique et, plus particulièrement, un commutateur formant un ensemble de commutation électrique, notam- ment pour la commande des équipements et accessoires à bord des automobiles. On sait que des équipements et accessoires électriques de plus en plus nombreux sont montés à bord des automobiles et qu'un bon nombre d'entre eux, du fait de leur consommation de courant relativement élevée, nécessitent, pour leur commande, un ensemble comprenant un organe manuel de commutation pour cou- rants faibles (par exemple un interrupteur), disposé à portée de l'utilisateur, et un circuit de puissance comportant des relais (électromagnétiques, statiques) ou des transistors de puissance. De plus, le fonctionnement de certains de ces équipements et accessoires est maintenant géré par des circuits électroniques de gestion de commande. C'est ainsi qu'on peut prévoir, par exemple, une tem- porisation électronique, une commande par appui fugi- tif sur une touche de commutateur, une sélection de plusieurs fonctions, une commande progressive par im- pulsions, la détection et la prise en compte de divers paramètres, etc. Des exemples d'application sont la commande automatique des lève-vitres ou la commande d'une lunette arrière chauffante avec temporisation. Les ensembles de commande pour de tels appa- reils comprennent ainsi trois éléments: un organe manuel de commutation pour courants faibles ou commu- tateur proprement dit -une partie électronique de gestion de fonction- des organes de commutation en courants élevés ou circuit de puissance (relais) pour commander la charge. Jusqu'à présent, les deux derniers éléments étaient logés chacun dans un boltier (ou parfois dans un boltier commun), ce ou ces boltiers étant reliés par des faisceaux de câbles au commutateur manuel de commande et, éventuellement, entre eux par un autre faisceau de câbles et à la charge. Cette configuration a pour effet d'introduire des connexions et un câblage de liaison, dit "connec- tique", important entre les éléments constituant l'en- semble des commutations, donc d'un coût relativement élevé par rapport aux organes eux-mêmes, notamment lorsqu'il s'agit de commandes unitaires et de fonc- tions simples. Par ailleurs, le montage de cette "connecti- que" à bord de l'automobile prend un certain temps de main-d'oeuvre et l'existence de liaison avec "connec- tique" est un facteur de limitation du niveau de fiabilité. L'invention a pour but de remédier à ces in- convénients, grâce à une configuration nouvelle des divers éléments permettant de réaliser un ensemble de commutation compact. L'invention a pour objet un commutateur qui comprend un boltier et au moins un organe manuel de commande, tel qu'une touche, le commutateur comportant, incorporées à son boitier, deux plaques-circuit super- posées dont la plaque supérieure supporte au moins des composants électroniques constituant un circuit électronique de gestion de fonction à courant faible, et dont la plaque inférieure supporte un circuit de puissance comportant au moins un organe de commutation à courant fort, notamment un relais, ainsi que des organes de connexion, tels que des languettes de con- nexion, pour raccordement à l'appareil à commander. Grâce à l'invention, on regroupe en un seul boEtier (celui du commutateur lui-même), les divers éléments d'un ensemble de commutation. La disposition en deux étages des circuits de gestion et de puissance permet de conserver au boitier du commutateur une surface projetée limitée, qui n'est pas supérieure à la surface projetée d'un commu- tateur classique sans fonction de gestion ni de puis- sance, ce qui permet donc l'interchangeabilité dans les emplacements normalement prévus pour encastre- ment sur une planche de bord ou analogue. Par rapport à un commutateur classique, le commutateur suivant l'invention a un encombrement augmenté dans le sens de la profondeur, mais, dans la quasi-totalité des applications on n'est pas limité dans ce sens. De préférence, les deux plaques-circuit sont solidarisées entre elles par des colonnettes métalli- ques jouant également le rôle de connexions électriques entre les circuits des deux plaques. Suivant un mode de réalisation avantageux, la plaque-circuit supérieure porte, sur sa surface supé- rieure, des pistes conductrices constituant des con- tacts fixes qui coopèrent avec le ou les contacts mobiles portés par la ou les touches du commutateur, les composants électroniques du circuit de gestion étant montés sur la face opposée, c'est-à-dire la fa- ce inférieure, de cette même plaque-circuit. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemples non limitatifs plusieurs modes de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe d'un commu- tateur suivant l'invention pour une commande de lève- vitre d'automobile. La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue en élévation, avec certaines parties arrachées, d'un autre mode de réa- lisation d'un commutateur pour la commande temporisée d'une lunette chauffante. La figure 4 est une vue en bout du même commu- tateur. La figure 5 est une vue de dessus du même commutateur. Le commutateur représenté sur les figures 1 et 2 comprend un boltier 2 coiffé à la partie supérieure par un cache supérieur 4 percé d'ouvertures pour le passage et le guidage des touches de commande manuel- le. Le boitier 2 est une pièce moulée en forme de manchon tubulaire à section rectangulaire. Dans le mode de réalisation représenté, le commutateur comprend quatre touches: deux touches centrales 6, 6' pour la montée et la descente directe de la vitre, deux touches latérales 8, 8' pour la montée et la descente dites automatiques, par impul- sion sur l'une ou l'autre de ces touches. Les touches sont creuses à leur partie infé- rieure et s'emmanchent dans les protubérances 10 d'une membrane cloquante 12, chaque protubérance 10 partant à sa partie inférieure, de façon classique, uM pastille conductrice 14. Le commutateur comporte, incorporé à son boitier 2, un circuit électronique de gestion qui est porté par une carte-circuit supérieure 16. Dans l'exemple de réalisation représenté d'une commande pour lève-vitre, ce circuit électronique peut avoir poar fonctions l'arrêt automatique du moteur en fin de course, le maintien du signal résultant d'une im- pulsion sur une touche, la sélection prioritaire d'une commande par rapport à une autre, etc. Ce circuit électronique de gestion comprend un certain nombre de composants 18 (condensateurs, transistors, amplificateurs opérationnels, etc.) qui sont montés sur la face inférieure de la plaque 16, par soudage à plat sur cette face. La face supérieure de la plaque 16 supporte des pistes de contact 20 en regard avec les pastilles conductrices 14 de la membrane 12. La plaque 16 est constituée par un circuit imprimé double face possé- dant des traversés électriques entre faces (trous mé- tallisés) et elle s'appuie sur des rebords supérieurs 22 du boîtier 2 avec lequel elle est solidaire. Au boitier du commutateur est également incor- poré un deuxième étage, ou étage de puissance, qui est porté par une plaque-circuit inférieure 24. Cette plaque 24 est constituée par un circuit imprimé sim- ple face dont l'épaisseur de cuivre est appropriée aux courants forts à véhiculer en sortie. La plaque 24 prend appui sur des décrochements 25 à la partie inférieure du boîtier 2. L'étage de puissance peut comporter, dans le cas d'un lève-vitre, deux relais électromagnétiques (ou statiques) 26, 26', un pour la montée, un pour la descente, qui sont montés sur la face supérieure de la plaque 24 et dont les bobines (ou analogues) sont excitées par les signaux à courant faible générés par le circuit de gestion. La face supérieure de la plaque 24 peut égale- 1 ment supporter un ou plusieurs composants électroni- ques conventionnels 28 ainsi que des composants de puissance, tels qu'un shunt résistif 30 de détection du courant absorbé par l'appareil (tel qu'un moteur de lève-vitre) à commander. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 2, ce shunt résistif 30 est une pièce plate en U, découpée à partir de métal résistif en bande, qui est intercalée entre les deux relais 26, 26'. On obtient ainsi un très faible encombrement qui contribue à permettre l'intégration dans le bol- tier du commutateur du circuit de gestion à courant faible et du circuit de puissance. Sur la plaque inférieure 24 sont soudées des languettes enfichables de connexion 32, ou organes analogues de raccordement, qui émergent sur la face inférieure de la plaque 24, en vue de leur raccorde- ment à un connecteur femelle correspondant. Ces languettes 32 traversent le fond 34 du boîtier 2, ce fond étant une pièce moulée qui est maintenue par clipsage en 36, 36' sur la partie infé- rieure du boltier. Le fond 34 est prolongé vers le bas par une partie 38 assurant le guidage et le dé- trompage du connecteur enfichable. Les deux plaques-circuit superposées 16 et 24 sont réunies entre elles, mécaniquement et élec- triquement, par des colonnettes de liaison ou entre- toises 40, par exemple trois colonnettes de chaque côté. Ces colonnettes sont plates, découpées à partir de métal en bande, et soudées sur chacun des deux circuits portés par les plaques 16 et 24. Les extré- mités de chaque colonnette sont en forme de dents (simples ou doubles) 42, 42'qui traversent les pla- ques 16 et 24 pour assurer leur positionnement et qui sont soudées aux points appropriés des circuits imprimés. Une fois assemblés avec le boitier 2, les pla- ques 16, 24 et le fond 34 forment un ensemble compact qui peut être coiffé d'un cache supérieur 4, d'un type ou d'un autre, retenu sur le boitier par clipsage au moyen de dents 44 faisant saillie à la partie supé- rieure du boitier 2. Le bottier 2 comporte encore, venues de moulage, des pattes latérales de clipsage 46 pour l'encastrement dans la planche de bord du commutateur. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, la disposition du circuit de gestion et du circuit de puissance sur deux plaques 16 et 24 superposées permet de donner à l'ensemble incorporé dans le boîtier 2 une surface transversale qui n'excède pas la surface frontale utile, portant les touches 6, 6', 8, 8', du commutateur, c'est-à- dire que le commutateur suivant l'invention peut se loger en remplacement d'un commu- tateur classique, seul l'encombrement en hauteur étant augmenté. La plaque-circuit supérieure 16 peut égale- ment supporter une lampe ou diode électroluminescente 48 qui éclaire, directement ou par l'intermédiaire d'un conduit lumineux, des témoins de fonction 50 pré- vus sur le cache 4. On a représenté sur les figures 1 et 2, comme organes de commutation de puissance des relais ou - micro-relais électromagnétiques 26, 26', mais ces com- posants peuvent être remplacés par des semiconducteurs de puissance, supportés par la plaque 24 et munis d'une partie formant radiateur de dissipation thermique. Bien entendu, certaines des touches 6, 6', 8, 8' à enfoncer peuvent être remplacées par une (ou des) touches basculantes d'un inverseur classique. On a représenté sur les figures 3, 4 et 5 un autre mode de réalisation d'un commutateur suivant l'invention pour application à la commande, avec temporisation, d'une lunette arrière chauffante. Les mêmes éléments portent les mêmes chiffres de référence que sur les figures 1 et 2. Le bottier 2 est identique à celui précédemment décrit et constitue une pièce standard pour les divers types de commutateurs. Le cache supérieur 4' a une forme différente du cache 4 représenté sur les figures 1 et 2, mais il est enclipsé sur le boltier 2 par les mêmes dents 44 faisant partie du bottier. Le cache supérieur 4' est prévu pour deux tou- ches Marche-Arrêt 52, 52'. La mise en marche avec tem- porisation s'effectue par appui fugitif sur la touche 52. L'arrêt se produit soit à la fin de la temporisa- tion, soit par appui fugitif sur la touche 52'. Le circuit électronique de gestion porté par la plaque supérieure 16 assure donc les fonctions de maintien d'un ordre fugitif et de temporisation pen- dant la durée fixée. Le circuit de puissance comporte dans ce cas un seul micro-relais 26, porté par la plaque inférieure 24. A titre d'exemple on peut indiquer que, dans le cas des figures 1, 2 comme dans le cas des figures 3 à 5, le boltier 2 peut avoir, comme les plaques 16 et 24, une longueur L de 36 mm environ et une largeur 1 de 18 mm environ, ce qui permet l'encastrement d'un commutateur suivant l'invention en remplacement d'un commutateur classique. Bien entendu, le commutateur peut être adapté à toute autre fonction de gestion et de commande que celles décrites dans ce qui précède. C'est ainsi que le commutateur peut être prévu pour assurer une commande progressive réalisée à partir de deux tou- ches de commande "+" et "-", ou bien que plusieurs types de commandes peuvent être intégrés dans le commutateur, les touches de commande pouvant alors être regroupées en clavier. REVENDICATIONS 1. Commutateur pour la commande d'un appareil électrique, notamment pour la commande d'un équipe- ment ou accessoire à bord d'une automobile, qui com- prend un boitier (2) et au moins un organe manuel de commande, tel qu'une touche (6, 6', 8, 8'), ledit com- mutateur étant caractérisé en ce qu'il comporte, in- corporées à son bottier (2), deux plaques-circuit superposées dont la plaque supérieure (16) supporte au moins des composants électroniques (18) constituant un circuit électronique de gestion de fonction à cou- rant faible, et dont la plaque inférieure (24) suppor- te un circuit de puissance comportant au moins un organe de commutation à courant fort, notamment un relais (26, 26'), ainsi que des organes de connexion, tels que des languettes de connexion (32), pour rac- cordement à l'appareil à commander. 2. Commutateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que Les deux plaques-circuit (16, 24) sont reliées entre elles, mécaniquement et élec- triquement par des colonnettes de liaison (40). 3. Commutateur suivant l'une des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que le bottier (2) est en forme de manchon tubulaire à section rectangu- laire et en ce que les deux plaques-circuit (16, 24) prennent appui sur des bords ou décrochements (22, 25) supérieurs ou inférieurs du boltier (2). 4. Commutateur suivant l'une des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que les composants (18) du circuit électronique de gestion sont montés sur la face inférieure de la plaquecircuit supérieu- re (16) et en ce que la face supérieure de ladite plaque porte des pistes conductrices (20) coopérant avec les contacts mobiles (14) actionnés par les touches (6, 6', 8, 8'). 5. Commutateur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les contacts mobiles sont constitués par des pastilles conductrices (14) por- tées par une membrane cloquante (12). 6. Commutateur suivant l'une des revendica- tions précédentes, pour la commande d'un lève-vitre d'automobile, caractérisé en ce que le circuit de commutation de puissance comporte deux relais élec- tromagnétiques ou statiques (26, 26') portés par la plaque inférieure (24), ladite plaque portant égale- ment un shunt résistif plat (30) disposé entre les deux relais. 7. Commutateur suivant l'une des revendica- tions 1 à 5, pour la commande avec temporisation d'une lunette chauffante, caractérisé en ce que la fonction de temporisation est assurée par le circuit électronique porté par la plaque supérieure (16) et en ce que la plaque inférieure (24) porte un relais unique (26) commandant l'alimentation de la lunette chauffante.