Brevet FR2607619A1 — publié le 19880603

La présente invention a pour objet un commutateur du type à pous- soir et un clavier doté de tels commutateurs. Les commutateurs comportent de façon connue au moins un contact mobile destiné à établir la connexion entre au moins deux lignes d'au moins un circuit électrique. Les commutateurs de la technique antérieure sont dotés de contact à très faible résistance électrique. Aussi, lorsque un commutateur de ce type est actionné, soit pour fermer, soit pour ouvrir le circuit électrique associé, une étin- celle se produit entre les contacts, ce qui à la longue détériore ces derniers. - De plus, avec ce type de commutateur apparait un effet de rebond électrique lors de la fermeture du circuit. Cet effet de rebond peut fortement perturber le fonctionnement des composants électroniques associés au circuit électrique de ce commutateur. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients précédemment cités en mettant en oeuvre un nouveau type de commu- tateur qui présente une résistance notable au passage du courant électrique lorsque ses contacts sont fermés. A cet effet, le commutateur selon l'invention est constitué d'au moins deux plots disposés chacun en extrémité d'au moins une li- gne d'un circuit électrique et d'au moins un plot destiné à con- necter les lignes pour fermer au moins un circuit par contact entre les plots d'extrémité des dites lignes et se caractérise essentiellement en ce que les plots d'extrémité des lignes de circuit et le ou les plots de connexion sont en une même matiè- re résistive et chimiquement stable. D'autres avantages et caractéristiques apparaitront à la lecture de la description qui va suivre d'une forme de réalisation repré- sentée à la figure annexée dans laquelle sont représentées une position actionnée et une position relachée du commutateur selon l'invention. Tel que représenté dans la figure jointe, le commutateur est doté d'au moins deux plots 1 disposés chacun en extrémité d'au moins une ligne d'un circuit électrique et d'au moins un plot de con- nexion 2 destiné à connecter les lignes pour fermer au moins un circuit par contact entre les plots d'extrémité 1 des dites li- gnes. Les dits plots d'extrémité sont disposés de façon connue sur une plaque de circuits imprimés. Le ou les plots de connexion 2 et les plots d'extrémité 1 sont en une même matière résistive et chimiquement parfaitement stable sous des conditions normales d'utilisation. Le ou les plots de connexion 2 et les plots d'extrémité 1 du com- mutateur selon l'invention sont constitués en un dérivé carboni- que. Par exemple ce dérivé carbonique peut être du silicone carboné. Préférentiellement, le dit commutateur comporte deux plots d'ex- trémité 1 et un plot de connexion. Les plots d'extrémité 1 présentent chacun la forme d'un demi-cy- lindre ou autre de façon à présenter une surface suffisante et sont intégrés à la plaque de circuits imprimés de façon tradi- tionnelle. Le plot de connexion 2 présente préférentiellement une forme cylindrique et se plaque contre les deux plots d'extrémité 1 pour les connecter. D'autre part, le commutateur selon l'invention est doté d'un moyen support 3 du plot de connexion 2, d'un moyen d'entraine- ment 4 du dit moyen de support 3 pour amener le plot de connexion 2 contre les plots d'extrémité 1 et d'un moyen de rappel 5 en position initiale du plot de connexion 2. De façon connue, le moyen support 3 et le moyen de rappel 5 sont constitués d'une seule et même pièce formée d'une membrane 6 élastique conformée en dôme. Préférentiellement, cette membrane 6 présente dans sa portion supérieure une partie plane 6A circulaire. Dans la dite portion supérieure de la membrane 6 et sur sa face concave est fixé le plot de connexion 2. La face concave de la forme en dôme de la membrane 6 est dispo- sée au-dessus des plots d'extrémité 1. Le plot de connexion 2 est disposé au centre de la portion supé- rieure plane 6A de la membrane 6. Sur la circonférence de la face extérieure de la partie plane 6A de la membrane 6 est ménagée une couronne 7. Suivant une forme de réalisation préférentielle, cette couronne 7 est réalisée par une surépaisseur de la membrane 6. Selon une autre forme de réalisation, cette couronne 7 peut 4- 2607619 être obtenue par la fixation sur la circonférence de la partie plane 6A d'une pièce de forme adéquate. Sur cette couronne 7 agit le moyen d'entrainement 4 qui par pous- sée déforme la membrane 6 pour venir plaquer le plot de connexion 2 contre les plots d'extrémité 1. Ce moyen d'actionnement 4 est constitué par un piston 8 solidaire d'un cabochon 9 sur lequel une pression est exercée par l'utili- sateur et par un corps de touche O10 monté dans un châssis li et dans lequel coulisse le piston 8. Le piston 8 est en contact avec la membrane 6 par la couronne 7. Ce piston est doté d'une paroi inférieure plane 8A contre laquel- le s'appuie la couronne 7. De plus, ce piston 8 comporte un manchon 8B dans lequel vient se bloquer le cabochon 9. Avantageusement, le piston 8 est guidé en translation dans le corps de touche 10. A cet effet, le dit piston comporte sur les bords de la paroi plane 8A au moins un ergot se logeant dans une rainure (non re- présentés) ménagée dans le corps de touche 10. Selon un autre mode de réalisation le piston 8 est emboîté en force dans le corps de touche 10 et est maintenu guidé dans ce dernier par des jeux ajustés. Le manchon 8B débouche hors du corps de touche 10 en passant par un lamage 11A ménagé sur le dit corps. Dans ce manchon 8B et au-dessus du corps de touche 10 est bloqué 2 6 0607619 le cabochon 9 par tout moyen connu par exemple par des clips. La course de la translation du piston 8 dans le corps de touche est limitée par des butées ou par les moyens de guidage eux- mêmes. Préférentiellement, la paroi plane 8A du piston 8 est circulaire et de diamètre plus important que le diamètre de la couronne 7 de la membrane 6. Le corps de touche O10 est immobilisé sur le châssis li par tout moyen connu par exemple par des pattes élastiques ou clips s'en- gageant dans des ouvertures 12 prévues à cet effet. L'enfoncement du piston 8 dans le corps de touche 10 par appui sur le cabochon 9 provoque la déformation de la membrane 6. Cet enfoncement se poursuit jusqu'à ce que le plot de connexion 2 soit en contact avec les plots d'extrémité 1. Le dit enfoncement peut être limité en position basse. Lorsque l'appui sur le cabochon 9 est relaché, l'élasticité et la forme de la membrane 6 en dôme provoque le retour en position initiale de la membrane elle-même et du piston 8. De façon connue, la membrane 6 est immobilisée par rapport à la plaque de circuits imprimés et est particulièrement positionnée au-dessus des plots d'extrémité 1. Le corps de touche 10 se positionne au-dessus de la membrane 6 en dôme. De façon connue, la dite membrane en dôme comporte sur son extrémité inférieure une embase 13 externe. Cette embase est dans un plan perpendiculaire à l'axe central de 6 26 07 6 19 symétrie du dôme formant la membrane 6. Aussi, lors de la déformation de la membrane 6, le plot de con- nexion 2 vient bien se plaquer sur les deux plots d'extrémité 1. Cependant, lorsque les plots d'extrémité 1 et de connexion 2 sont constitués en un dérivé carbonique, ceux-ci présentent une struc- ture stratifiée. Pour ce type de structure de matière, il est nécessaire que le plot ne subisse aucune force radiale et seulement une force axia- le perpendiculaire aux plans des strates. En effet, les forces radiales créeraient des glissements entre les strates de la structure. Ces glissements sont indésirables et amènent une usure prématu- rée. Il est donc nécessaire que la membrane 6 en dôme se déforme de façon symétrique, c'est à dire que les génératrices du dôme doivent se déplacer en restant parallèles entre elles et au plan horizontal sur lequel est montée l'embase 1 de la membrane 6 en dôme. A cet effet, l'embase 13 de la membrane 6 en dôme est fixée sur le corps de touche 10 et de façon que l'extrémité des parois du dit corps de touche soient au plus près de la membrane 6 en dS- me. Le corps de touche 10 est doté sur l'extrémité d'au moins une de ces parois, d'au moins un téton de positionnement destiné à coo- pérer avec une empreinte ménagée dans l'embase 13 afin d'assurer un bon positionnement de la membrane 6 sur le corps de touche 10. La fixation de l'embase 13 'de la membrane 6 sur le corps de 7 2607619 touche 10 est réalisée par le serrage de la dite embase entre le dit corps de touche et la plaque de circuits imprimés. Le serrage de l'embase 13 est réalisé de préférence par des vis traversant la dite plaque de circuits imprimés et l'embase 13 pour venir coopérer avec le corps de touche 10. Avantageusement les taraudages recevant les vis de serrage de l'embase 13 entre les circuits imprimés et le corps de touche 10 sont réalisés dans les tétons de positionnement ménagés sur l'extrémité d'au moins une paroi du dit corps de touche. Les vis de serrage passent à travers l'embase 13 dans les empreintes que celle-ci comporte et destinées à recevoir un téton de positionne- ment. Ainsi, la membrane 6 est parfaitement bloquée par rapport au corps de touche 10 et le piston 8 étant guidé en translation dans ce dernier parallèlement à l'axe central de symétrie du dôme formant la membrane 6, la déformation de celle-ci est symétrique. Le plot de connexion 2 subit une translation rectiligne en res- tant par sa face de contact parallèle à la plaque de circuits imprimés. Lorsque le dit plot de connexion entre en contact avec les plots d'extrémité 1, il ne se crée aucune force radiale à l'axe du plot de connexion et seulement une force axiale correspondant à la pression exercée sur le cabochon 9 par l'utilisateur. De plus, la fixation de l'embase 13 sur le corps de touche 10 assure une bonne étancheité au niveau des plots. D'autre part, lorsque le plot de connexion 2 est en contact avec 8 2607619 les plots d'extrémités 1, il est possible que le piston 8 n'ait pas fini sa translation dans le corps de touche alors que la pression exercée sur le cabochon 9 est maintenue et peut croî- tre. I1 y a lieu d'éviter que le plot de connexion 2 absorbe cette augmentation de pression. A cet effet, la partie supérieure 6A de la membrane 6 portant le plot de connexion 2 est d'une épaisseur sensiblement égale à ia partie en forme de dôme de la membrane 6. De plus, cette épaisseur de la membrane 6 sur la partie plane supérieure 6A est très faible par rapport à celle de la couronne 7 entourant la dite partie supérieure et le plot de connexion. Tel que représenté à la figure jointe dans la position enfoncée du commutateur selon l'invention, la pression exercée sur le cabochon 9 et augmentant alors que le plot de connexion 2 est en contact avec les plots d'extrémité 1, est absorbée par la défor- mation de la partie supérieure 6A de la membrane 6 entre le plot de connexion 2 et la couronne 7 sur laquelle appuie le piston 8 par sa partie plane 8A. Lorsque la pression est relachée, la membrane 6 réalisée en une matière élastique revient en position initiale en repoussant le piston 8 vers le haut. Avantageusement, sous l'embase 13 de la membrane 6 est ménagée une rainure (non représentée) permettant lors de la déformation de la membrane et lors de son retour en position initiale, le passage de l'air afin d'éviter un effet de ventouse. 9 2607619 Avantageusement, plusieurs membranes 6 de commutateurs selon l'invention peuvent être solidaires par leur embase 13 suivant des lignes et des colonnes. Ces lignes et colonnes de membranes 6 de commutateurs sont dispo- sées sur une plaque de circuits imprimés dotée de plots d'extré- mité 1 disposés deux à deux suivant des lignes et des colonnes et serrées entre la dite plaque des circuits imprimés et le corps des touches 1O supportés par un châssis 11 afin de former un clavier. Suivant une autre forme de réalisation de clavier doté de commu- tateurs selon l'invention, les membranes 6 sont solidaires entre elles par leur embase 13 sous forme de bande et ces bandes de membranes 6 sont disposées parallèlement suivant des lignes ou des colonnes sur une plaque de circuits imprimés dotée de plots d'extrémités 1 disposés deux à deux suivant des lignes et des colonnes. Le commutateur selon l'invention évite la formation d'étincelles entre les plots et les phénomènes de rebond, est de conception simple est peu couteux et facilite la fabrication de clavier. Il va de soi que la présente invention peut recevoir toutes variantes et aménagements dans le domaine des équivalents techni- ques sans pour autant sortir du cadre du présent brevet. 2607619 REVENDICATIONS R1/ Commutateur du type à poussoir comportant au moins deux plots (1) disposé chacun en extrémité d'au moins une ligne d'un circuit électrique et d'au moins un plot (2) destiné à con- necter les lignes pour fermer au moins un circuit par contact entre les plots d'extrémité (1) des dites lignes, commutateur caractérisé en ce que les plots d'extrémité (1) des lignes de circuit et le ou les plots de connexion (2) sont en une mê- me matière résistive et parfaitement chimiquement stable sous des conditions normales d'utilisation. R2/ Commutateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les plots d'extrémité (1) et de connexion (2) sont consti- tués en un dérivé carbonique. R3/ Commutateur selon la revendication 1 comportant une membrane (6) en dôme portant dans sa partie supérieure plane (6A) le plot de connexion (2) et dotée d'une embase (13), un piston (8) s'appuyant sur une couronne (7) ménagée sur la partie supérieure (6A) de la membrane (6), un cabochon (9) solidaire du piston (8) et un corps de touche (10) monté dans un châssis (11) au-dessus et autour de la membrane (6) et dans lequel est guidé le piston (8), commutateur caractérisé en ce que le plot de connexion (2) est en un dérivé carbonique et en ce que la membrane (6) est fixée par son embase (13) entre l'extrémité des parois du corps de touche (10) et la plaque de circuits imprimés. 2 607619 il R4/ Commutateur selon l'ensemble des revendications précédentes caractérisé en ce que la partie supérieure (6A) plane de la membrane (6) portant le plot de connexion (2) est d'une épaisseur sensiblement égale à celle de la partie en dôme de la membrane (6) et est très faible par rapport à celle de la couronne (7) entourant la dite partie supérieure et le plot de connexion (2) afin que les pressions trop fortes exercées sur le cabochon (9) soient absorbées par la déforma- tion de la partie supérieure (6A) entre le plot de connexion et la couronne (7). R5/ Commutateur selon les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les membranes (6) sont solidaires entre elles par leur embase (13) suivant des lignes et des colonnes. R6/ Commutateur selon les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les membranes (6) sont solidaires entre elles par leur embase (13) suivant des bandes. R7/ Clavier caractérisé en ce qu'il est constitué avec des commu- tateurs selon les revendications 1 à 4. R8/ Clavier caractérisé en ce qu'il est constitué par des commu- tateurs selon les revendications 1 à 5 disposés sur une pla- que de circuits imprimés dotée des plots d'extrémité (1) pla- cés deux à deux suivant des lignes et des colonnes. R9/ Clavier caractérisé en ce qu'il est constitué par des commu- tateurs selon les revendications 1 à 4 et 6 disposés parallè- lement suivant des lignes ou des colonnes sur une plaque de 12 2607619 circuits imprimés dotée de plots d'extrémité (1) disposées deux à deux suivant des lignes et des colonnes.