Brevet FR2629943A1 — publié le 19891013

Z629943 La présente invention a pour objet un interrupteur électrique à effet tactile destiné a être monté notamment sur une plaque de circuit imprimé. L'industrie recherche pour de nombreuses applications des interrupteurs qui doivent allier fiabilité, longue durée de vie, effet tactile constant dans le temps, avec une conception simple, un prix de revient peu élevé et un faible encombrement. De plus, pour certaines applications il est nécessaire que la face supérieure de ces interrupteurs puisse être éclairée de façon interne et la mise en place doit également être simple. Une autre contrainte est celle de pouvoir disposer d'un interrupteur modulaire c'est-à-dire qui puisse être aisément monté sur un circuit imprimé préalablement préparé et que sa structure le rende autonome de façon que le rôle du carter extérieur soit réduit au seul rôle de masquage et non pas au r6le de guidage. On connait un interrupteur à bouton poussoir et à élément élastique d'action rapide décrit dans le brevet français n' 2 468 197 au nom de ITT INDUSTRIES qui répond en partie aux conditions citées ci-dessus. Un tel interrupteur possède une durée de vie utile particulièrement longue grice à un agencement particu- lier et à l'utilisation d'un ressort hélicoïdal disposé transversalement à la direction de déplacement du poussoir. L'interrupteur comporte un boútier dans lequel coulisse un poussoir dont la partie inférieure a sensiblement la forme d'une fourche de façon i assurer un guidage du poussoir durant son déplacement. La tige du poussoir comporte parallèlement un alésage en forme de diabolo permettant le passage d'un ressort hélicoidal dont les extrémités sont disposées dans les alésages réalisés dans les parois du bottier. Un ressort de rappel est disposé à la partie inférieure du poussoir entre le fond du boîtier et ce même poussoir de façon coaxiale afin de solliciter le poussoir vers le haut. Le ressort disposé transversa- lement peut donc prendre lorsque l'on..exerce une pression sur le poussoir, deux positions stables supérieure et inférieure. Le passage de la position inférieure à la position supérieure s'effectue en exerçant une poussée complémentaire sur le ressort de rappel ce qui donne une inertie suffisante au poussoir pour vaincre l'effort résistant du ressort disposé transversalement et conduit celui-ci à passer de sa position d'équili- bre inférieure à sa position première dans laquelle le poussoir est en position supérieure. Ce même bouton poussoir peut également etre utilisé sans position bistable et dans ce but les alésages recevant les extrémités du ressort disposé transversalement sont orientés vers le haut de façon à conférer à ce ressort une courbure vers le haut si bien qu'un actionnement du poussoir vers le bas pour une course donnée ne suffit pas à placer le ressort disposé transversalement dans une position stable. Bien que cet interrupteur présente certains avantages, il ne répond pas à l'ensemble des critères ci avant énumérés. En effet, il n'est tout d'abord pas prévu d'éclairage de la face avant du bouton poussoir, d'autre part le guidage du poussoir est assuré par le couvercle du boitier et par une fourche à sa partie inférieure et les efforts exercés sur ce bouton poussoir lorsqu'ils ne sont pas parfaitement dans l'axe du poussoir, peuvent conduire à une usure prématurée des moyens de guidage. De plus, si l'effet tactile est marqué, il n'est pas prévu de contacts de forme particulière propre à assurer la fiabilité de fonctionnement. Une usure prématurée au niveau des moyens de guidage conduit à des introductions de corps étrangers à l'intérieur du boîtier sous forme de poussières, ce qui peut conduire à un mauva.is fonctionnement de cet interrupteur. Le but de la présente invention est donc de proposer un interrupteur électrique à effet tactile destiné à être monté notamment sur une plaque de circuits imprimés qui pallie les inconvénients des interrupteurs connus et répond à la totalité des critères préalablement énumérés. A cet effet, l'interrupteur électrique selon l'invention se caractérise en ce qu il comprend une embase munie de contacts électriques, un capot mobile par rapport à cette embase comportant des moyens d'éclairage, des liaisons d'alimentation de ces moyens d éclairage-, au moins un élément élastique cambré disposé sensiblement transversalement à la direction de déplacement du capot, dans un logement de l'embase et coopérant avec ledit capot mobile, et un sabot articulé par rapport au capot et coopérant avec un moyen de guidage et de butée du boitier, muni de contacts électriques disposés en vis à vis des contacts électriques de l'embase suivant la direction de déplacement du capot. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisa- tion particulier en regard des dessins annexés sur lesquels: - La figure 1 représente une vue en perspec- tive éclatée d'un interrupteur selon l'invention; - la figure 2 représente une vue en coupe par un plan médian vertical longitudinal et - la figure 3 représente, sur la moitié droite, une vue en coupe par un plan médian transver- sal et la partie gauche, une vue en élévation avec arrachement partiel. Sur la figure 1 on a représenté les trois sous ensembles principaux de l'interrupteur selon l'invention, à savoir l'embase 10, le capot 12 et le sabot 14. L'embase 10 de forme sensiblement parallélé- pipédique comporte deux ressorts 16 du type hélicoïdal cambrés vers le haut dont les extrémités sont reçues dans des logements 18 inclinés par rapport au plan de l'embase de façon à orienter la cambrure du ressort vers le haut. Cette embase comporte également des contacts électriques 20 situés de part et d'autre d'une rainure longitudinale 22. Par ailleurs ces memes contacts 20 se prolongent à l'extérieur de l'embase 10 pour former des broches 24. Une rainure complémentaire 26 est ménagée dans cette embase suivant une orientation perpendicu- laire à celle de la première rainure 22. Les parois latérales longitudinales présen- tent un redan 28 sensiblement au milieu duquel une butée de retenue 30 fait saillie, cette butée étant venue de moulage avec l'embase. Les faces latérales transversales présentent également chacune un redan 32 traversé par les res- sorts hélicoidaux 16 ce qui rend ces derniers acces- sibles par leur partie supérieure. En outre cette embase 10 est munie de quatre alésages 34 à travers lesquels passent des liaisons d'alimentation électrique 36 dont l'extrémité supé- rieure est en forme de spires hélicoïdales non jointives 38 tandis que la partie inférieure 40 est recourbée en forme de 3 de façon à constituer une broche. Enfin, cette embase est complétée par une rainure 42 ménagée à sa partie supérieure 44. Le sabot 14 a une forme en U dont l'ouvertu- re est orientée en vis à vis de l'embase 10 et il comporte en son milieu parallèlement à ses ailes une nervure 46 de hauteur supérieure à celle des ailes séparant ainsi le sabot en forme de U en deux logements 48 également en forme de U. Dans ces loge- ments 48 prennent place des ressorts 50 lame de profil en C et dont l'ouverture est dirigée en vis à vis de l'embase 10. La partie médiane 52 de ces ressorts est introduite légèrement en force dans les logements 48 dans lesquels ils sont maintenus tandis que les extrémités courbes 54 sont dépassantes de ces loge- ments 48. Chaque ressort est constitué d'une lame et des encoches 56 sont réalisées dans les extrémités courbes 54 de ces ressorts de façon à constituer un contact double. Le sabot comporte également deux ergots latéraux 58 disposés à l'extérieur des ailes du sabot 14 et, à sa partie supérieure, l'élément mile 60 d'une rotule qui fait saillie au-dessus de ce même sabot. Le capot 12 est de forme parallépipédique et ses dimensions sont telles que ses faces latérales. viennent à l'extérieur de l'embase 10 et coopèrent avec elle par glissement. Ce capot comporte une lumière 62 sur chacune de ses faces latérales longitudinales, disposée sensiblement dans sa partie médiane. Ce capot 12 comporte également une plaque support 64 destinée à recevoir une plaque de circuits imprimés 66 sur laquelle sont disposées des diodes électro-luminescen- tes 68 disposées en deux séries parallèles suivant l'axe longitudinal de la plaque 66, cette plaque 66 étant munie d'encoches 70 destinées au passage des extrémités des liaisons d'alimentation 36. De plus ce capot comporte un rebord 72 en saillie sur lequel vient prendre appui un cache transparent ou pour le moins translucide 74, ce cache portant le pictogramme 76 de la fonction exécutable au moyen de l'interrupteur selon l'invention. Sur cette même figure 1, on a également représenté une membrane d'étanchéité 78 située entre le sabot 14 et la plaque support 64 solidaire du capot 12, membrane dont le diamètre est suffisant pour venir coiffer la partie supérieure de l'embase 10 et se loger par sa partie inférieure 80 dans la rainure 42. A la partie supérieure, cette membrane 78 comprend un alésage 82 destiné au passage de la partie en saillie 60 de la rotule. En se reportant à la figure 2 qui est une vue en coupe suivant un plan longitudinal vertical, on a représenté en 84 la partie femelle en creux qui coopère avec la partie en saillie 60 de la rotule. D'autre part sur cette même coupe, on a fait figurer la plaque notamment de circuit imprimé 86 destinée i recevoir l'interrupteur selon l'invention, ce dernier étant fixé sur cette plaque par soudure des broches 24. De même les extrémités inférieures des liaisons d'alimentation 40 sont également soudées de façon i permettre le passage du courant électrique jusque dans la plaque 66 support de diode, les extrémités de ces liaisons étant soudées en 88 sur cette même plaque. On a également fait figurer l'habillage extérieur 90 de l'appareil dans lequel est disposé l'interrupteur modulaire selon l'invention. Sur cette même figure, on distingue à l'intérieur des faces latérales transversales, des ergots 92 faisant saillie à l'intérieur du capot 12, de façon à coopérer à travers les redans 32 avec les ressorts 16. Le montage de l'interrupteur selon l'inven- tion s'effectue de la façon suivante. Le circuit imprimé 66 muni des diodes 68 et des ressorts 36 est disposé sur la plaque support 64. Les liaisons d'alimentation 36 sont alors fixées par soudure à leur extrémité supérieure sur la plaque 66. Les contacts 50 sont glissés dans les logements 48 du sabot 14 jusqu'à encliquetage. De même le cache 74 est fixé à la partie supérieure du capot 12. L embase 10 est équipée de ses ressorts hélicoïdaux 16 et reçoit dans ses rainures 22 et 26 respectivement les nervures 46 et les ergots 58 du sabot 14. La partie en saillie 60 de la rotule est passée à travers l'alésage 82 de la membrane d étanchéité 78 et la partie inférieure 80 de cette meme membrane 78 est logée dans la rainure 42 de la partie supérieure 44 de l'embase 10. L embase 10 est alors introduite dans le capot 12 jusqu'à ce que J 'élément en saillie 60 de la rotule coopère avec la partie en creux 84 du simple fait de l'élasticité du matériau jusqu'à l'encliquetage. Parallèlement les extrémités inférieures 40 des dispositifs de liaison 36 sont passées à travers les alésages 34 de l'embase 10 et font saillie à la partie inférieure de cette même embase. Le montage de l'interrupteur selon l'inven- tion sur la plaque de circuit imprimé 86 s'effectue de façon simple par insertion des broches 24 et 40 dans cette plaque 86 et par fixation de celle-ci à l'aide par exemple de points de soudure. Le fonctionnement de cet interrupteur est fiable et simple ainsi que cela va apparaître ci- apres. L'utilisateur exerce une pression à la face supérieure de l'interrupteur et plus particulièrement sur le cache 74 ce qui provoque un déplacement du capot 12 par rapport à l'embase 10, le mouvement du capot 12 entraine simultanément le mouvement du sabot 14 monté articulé sur ce capot 12, les ergots 92 faisant saillie à l'intérieur du capot 12 étant en appui sur les ressorts 16. L'utilisateur doit donc vaincre l'effort résistant opposé par le ressort 16 qui dans l'exemple représenté est de l'ordre de 250gF par ressort. La raideur des liaisons d'alimentation 36 est par contre négligeable par rapport à la raideur des ressorts hélico daux 16 et n'intervient donc pas dans la résistance à l'enfoncement. La nervure 46 et les ergots 58 coulissent respectivement dans les rainures 22 et 26 jusqu'à venir en butée. Ainsi qu'on peut le constater sur la figure 2, la distance h qui sépare la partie inférieure de la nervure 46 du fond de la rainure 22 est supérieure à la distance e qui sépare la partie inférieure des parties courbes 54 des lames de ressort 52 de façon que lorsque la nervure 46 vient en butée au fond de la rainure 22, la lame de ressort 52 exerce une pression de contact proportion- nelle à cette distance sur les contacts 20, formant des plots fixes, d'une façon élastique évitant ainsi toute déformation plastique préjudiciable au bon fonctionnement de l'interrupteur. On remarque simultanément que la partie hélicoïdale 38 des liaisons d'alimentation 36 s'est comprimée puisque la distance entre la plaque de circuit imprimé 66 à laquelle elle est liée et l'embase 10 a également diminué. Lorsque la nervure 46 est en butée au fond de la rainure 22, le ressort hélicoidal 16 provoquant l'effet tactile a été déformé suivant un profil sensiblement en M, mais cette position du ressort est une position instable et dès que l'utilisateur relâche la pression exercée sur le capot 12 par l'intermédiai- re du cache 74, le ressort 'a tendance à reprendre sa cambrure initiale et repousse donc le capot 12 vers le haut et entraîne le sabot 14 qui luimême entraîne les lames de ressort 50 et supprime le contact entre ces lames 50 et les contacts 20 formant les plots fixes solidaires de l'embase 10. Les parties courbes 54 reprennent alors leur profil initial du fait de l'élasticité même du matériau dont elles sont constituées. Le capot 12 sollicité par le ressort 16 s' éloigne de l'embase 10 jusqu'à ce que la butée de retenue 30 vienne au contact de la partie inférieure de la lumière 62 ménagée dans le capot 12 évitant ainsi la désolidarisation du capot 12 et de l'embase 10. Dans cette position, la nervure 46 est toujours en contact par son extrémité inférieure avec la rainure 22 et reste guidée tandis que les faces latérales du capot 12 entourent également l'embase 10 sur une partie de sa hauteur. L'interrupteur selon l'invention présente donc- de nombreux avantages et notamment un guidage et un coulissement parfaits du capot 12 par rapport à l'embase 10. En effet ce coulissement est indépendant du déplacement des contacts puisque le sabot 14 est articulé au capot 12. Le sabot peut donc coulisser parfaitement puisqu'il dispose de ses propres moyens de guidage et l'on est assuré d'un excellent contact électrique entre les contacts 50 à lame souple et les contacts 20 à plots fixes. Grâce à l'articulation, les tolérances de fabrication sont donc parfaitement compensées. D'autre part le ressort 16 procure un effet tactile net, qui peut être modifié en fonction des besoins par modification de la raideur de ce ressort. Quant aux liaisons d'alimentation, elles peuvent subir, de par leur forme à spires hélicoïda- les, des cycles très nombreux qui conduisent à une durée de vie de l'interrupteur très élevée. Les diodes électro-luminescentes 68 permet- tent un éclairage à la demande d'une rangée ou de l'autre, ou des deux simultanément, cet éclairage s'effectuant de plus avec un dégagement de chaleur limité. Par ailleurs la membrane 78 assure une parfaite étanchéité lors des mouvements du sabot 14 dans l'embase 10 évitant ainsi toute pénétration d'eau, de poussière ou de tout autre élément préju- diciable au bon fonctionnement des contacts électri- ques. Les contacts électriques doivent être maintenus propres et l'eau ne doit pas s'accumuler dans la partie supérieure de l'embase 10 de façon i ce que le pouvoir de coupure de l'interrupteur soit conservé. Une telle membrane d'étanchéité a un rôle important notamment dans le cas d'utilisation de cet interrupteur dans des atmosphères particulières ou dans des domaines tels que l'aviation, les contraintes de fiabilité sont nombreuses. On constate que le montage de cet inter- rupteur s'effectue de façon simple par emboîtement jusqu'à encliquetage, qu'il s'agisse de l'articulation à rotule ou de l'encliquetage du capot 12 sur les butées de retenue 30 de l'embase 10. L'interrupteur selon l'invention est constitué d'un seul module qui, une fois monté, est monolithique et peut donc être installé sur les plaques de circuits imprimés telles que 86, d'une façon aisée, cette opération pouvant être facilement automatisée. De même l'interrupteur selon l'invention ne nécessite pas de réglage ultérieur par rapport à l'habillage 90 puisqu'il est indépendant de celui-ci. Cette facilité de montage conduit à un prix de revient de l'interrupteur en place, très peu élevé. La variante qui vient d'être décrite comporte deux contacts 50, quatre contacts 20 à plots fixes et deux rangées de diodes électro-luminescentes 68. Cet interrupteur à double entrée et double sortie peut être utilisé pour agir sur un même circuit ou sur deux circuits indépendants, ce qui augmente d'autant sa souplesse d'utilisation. REVENDICATIONS 1. Interrupteur électrique à effet tactile destiné à être monté notamment sur une plaque de circuit imprimé (86) comprenant une partie fixe et une partie mobile par rapport à la partie fixe, caracté- risé en ce qu'il comprend une embase (10) munie de contacts électriques (20), un capot mobile (12) par rapport à cette embase comportant des moyens d'éclai- rage (68), des liaisons d'alimentation (36) de ces moyens d'éclairage, au moins un élément élastique (16) cambré disposé sensiblement transversalement à la direction de déplacement du capot (12) dans un loge- ment de l'embase (10) et coopérant avec ledit capot mobile, et un sabot (14) articulé par rapport au capot et coopérant avec un moyen de guidage et de butée de l'embase, et muni de contacts (50) disposés en vis à vis des contacts électriques (20) de l'embase suivant la direction de déplacement du capot. 2. Interrupteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le sabot (14) est muni à sa partie inférieure d'une nervure (46) et en ce que le moyen de guidage et de butée est une rainure (22) ménagée dans l'embase (10) avec laquelle coopère ladite nervure. 3. Interrupteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'articulation est une rotule dont la partie en saillie (60) est venue de matière avec le sabot et dont la partie en creux (84) est ménagée dans le capot (12), 4. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les contacts électriques (20) de l'embase sort des plots fixes dont une partie fait saillie à la partie infé- rieure de l'embase de façon à former des broches (24). 5. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les contacts électriques (50) du sabot sont des lames souples en forme de C dont l'ouverture est orientée en vis i vis des plots fixes. 6. Interrupteur selon la revendication 5 caractérisé en ce que chaque lame (50) en forme de C est disposée par sa partie médiane (52) dans un logement (48) ménagé dans le sabot (14) et orientée perpendiculairement à la direction de déplacement du capot. 7. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la distance d entre la partie courbe d'extrémité (54) des lames (50) des contacts du sabot (14) et les plots fixes (20) de l'embase est inférieure à la distance h qui sépare la partie inférieure de la nervure (46) et le fond de la rainure (22) de façon que la lame vienne en appui sur les plots par déformation élastique. 8. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le sabot comprend deux ergots latéraux (58) disposés de part et d'autre de la nervure (46) suivant une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal de ladite nervure de façon à assurer un guidage complémentaire en coopérant avec une rainure (26) ménagée dans l'embase (10) et orientée perpendiculai- rement i l'axe longitudinal de l'embase. 9. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'embase (10) comprend une butée de retenue (30) qui coopére avec une lumière (62) ménagée dans les parois latérales du capot (12). 10. Interrupteur selon l'une quelconque des ?629943 revendications précédentes caractérisé en ce qu'une membrane d'étanchéité (78) souple est fixée par sa périphérie (80) dans une rainure ménagée à la partie supérieure (44) de l'embase et en ce qu'elle comporte un alésage (82) permettant le passage de la partie en saillie (60) de la rotule. 11. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens d'éclairage sont des diodes électro-lumines- centes (68) montées sur une plaque de ciruits imprimés (66) rapportée dans un logement ménagé à la face supérieure du capot mobile (12). 12. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les liaisons d alimentation (36) sont des éléments élastiques dont une extrémité est fixée sur la plaque de circuits imprimés portant les diodes électro-lumi- nescentes et l'autre est montée coulissante à travers des alésages (34) de l'embase et fait saillie à la partie inférieure de cette embase de façon à former une broche (40). 13. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément élastique (16) cambré est disposé de façon telle qu'il ait une seule position stable tendant à écarter le capot de l'embase. 14. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément élastique (16) est un ressort hélicoïdal cambré dont une partie peut être courbée en sens inverse de façon i former un M lorsque la nervure (46) du sabot vient en butée dans le fond de la rainure (22) de l'embase, cette position étant instable. 15. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément élastique est taré à 500gf et en ce que la raideur des liaisons d'alimentation est négligeable par rapport à la raideur de l' élément élastique.