Brevet FR2650910A1 — publié le 19910215

La présente invention est relative aux commutateurs électriques et se rapporte plus particuliérement aux commutateurs électriques miniaturisés destinés à entre utilisés avec des circuits intégrés montés sur des plaquettes de circuits imprimés. On connait des commutateurs électriques miniaturisés pour circuits imprimés qui comportent un corps en matiere isolante dans lequel est disposé un mécanisme de commutation destiné à établir ou à couper une liaison électrique entre des bornes de connexion faisant saillie hors dudit corps et un organe en matiére isolante d actionnement du mécanisme de commutation. Dans les commutateurs connus de ce type, les bornes de connexion font en général saillie par'rapport à 1 une des grandes faces du boitier et elles sont constituées par des. tiges destinées à être engagées dans des trous ménagés dans la plaquette de cïr- cuit imprimé pour être soudés aux conducteurs correspondants du circuit imprimé. De tels commutateurs se pretent mal à la technique du report à plat dont 1 emplo-i est de plus en plus répandu pour la fabrication de plaquettes de circuits imprimés. Par ailleurs, le volume occupe par le meca- nisme de commutation et ses organes d actionnement des commutateurs connus est relativement important. de sorte que 1 encombrement des commutateurs est excessif par rapport à celui des circuits intégrés auxquels il sont associés. Enfin, les commutateurs électriques miniaturisés connus ont une durée de vie limitée en raison des risques d encrassement de leurs contacts notam- ment par oxydation. L invention vise à remédier aux inconvé nients précités des commutateurs électriques miniaturisés classiques en créant un commutateur qui tout en étant dbune utilisation pratique sur les plaquettes de circuits imprimés présente une durée de vie accrue. Elle a donc pour objet un commutateur électrique comprenant un boitier en matière isolante, comportant des bornes de connexion, un organe mobile de contact destiné à relier sélectivement des bornes de connexion choisies ente elles et un organe d'entrainement dudit organe de contact, caractérisé en ce que ledit boitier comporte un alésage dans le fond duquel débouchent des surfaces de contact, des bornes de connexion, et en ce que l'organe mobile de contact est constitue par un barreau sollicité contre le fond de l'alésage par un organe élastique porté par l'orga- ne d'entrainement monté à rotation dans ledit alésage, au moins deux bossages radiaux diamétralement opposés munis de rampes. et dont le franchissement par l'or- gane de contact est assuré par l'organe d entrainement à l'encontre de l'action de l'organe élastique, étant disposés à la périphérie du fond de l'alésage. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se'référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.1 est une vue en perspective éclatée d'un commutateur électrique miniaturisé suivant l'invention; -- la Fig.2 est une vue en perspective du commutateur électrique assemblé; - la Fig.3 est une coupe en élévation du commutateur électrique miniaturisé suivant 1' invefl- tion; - la Fig.4 est une vue en coupe transversale du boitier du commutateur électrique de la Fig.3; - la Fig.5 est une vue de dessus du boitier représente à la Fig.4; - la Fig.5a.est une vue de dessus du boitier d'une variante de commutateur électrique suivant 1 in- vention;; - la Fig.6 est une vue partielle en perspective à plus grande échelle d'une saillie formant rampe du commutateur électrique suivant l'invention; - la Fig.7 est une vue en perspective d'une variante de l'organe de contact mobile et du commutateur électrique suivant l'invention; et - la Fig.8 est une vue en élévation et en coupe correspondante à celle de la Fig.3. d'une variante de réalisation du commutateur électrique suivant l'invention. Sur la Fiv.1, on a représente un premier mode de réalisation du commutateur électrique miniaturisé suivant l'invention qui comporte un corps ou boitier 1 en matière isolante, moulé, de forme à peu prés parallélépipédique, dans lequel sont surmoulés des conducteurs électriques plats 2 formant bornes de connexion. Dans une des faces du.boitier 1 est ménage un alésage cylindrique 3 dans le fond duquel sont disposés, comme représenté à la Fig.5,. deux bossages radiaux 4 en forme de flèches, placés à la périphérie du fond 5 de l'alésage et diaméÉralement opposés, les pointes 6 des flèches 4 étant tournées l'une vers l'autre. Chacune des pointes 6 des bossages 4 en forme de fleche comporte une surface inclinée 7 formant rampe destinée à favoriser le passage sur le bossage d'un organe ou barreau de contact 8 représenté sur la Fig.1 par un petit rouleau métallique appliqué contre le fond 5 de l'alésage 3 par un ressort à lame 9 monté perpendiculairement à la direction du rouleau 8 dans un organe d'entrainementf0 en forme de croisillon monté à rotation dans l'alésage 3 du boitier 1 et présentant à cet effet une surface latérale 11 s'étendant axialement dans ledit alésage, une portée annulaire 12 recevant un joint torique 13 et une tette 14 pourvue d une fente d'actionnement 15. L'organe d'entrainement 10 est maintenu dans l'alésage 3 du boitier 1 par un capot 16 en forme de chape dont l âme 17 comporte une ouverture 18 destinée recevoir une nervure 19 ménagée sur le sommet de la tète 14 de l organe d'entraînement et dans laquelle est formée la rainure 15 d'actionnement de l'organe d'entrainement.L'ouverture 18 comporte deux portions en arc de cercle concentriques 18a s'étendant sur un angle correspondant au déplacement en rotation que doit effectuer L'organe d'entrainement 10 pour faire passer le rouleau de contact 8 d'une position à une autre, ainsi que des côtes à peu près radiaux 18b qui constituent des butées coopérant avec les côtés de la nervure 19 dans laquelle est ménagée la rainure d'actionnement 15 et définissant les positions extremes de l'organe d'entraînement 10 et par conséquent du rouleau de contact 8 de part et d'autre des bossages radiaux 4. Le capot 16 comporte en outre des ailes 20 pourvues d'ouvertures rectangulaires 21 qui coopérent avec des bossages latéraux 22 prévus sur les cotés du boitier 1, le maintien de l'organe d'entrainement 10 par contact du capot avec la tete 14 de l'organe d'en- trainement et le maintien sans jeu du rouleau de con tact 8 par l'organe d'entnainement 10 par l'intermê- diaire du ressort à 'lame 9 tout en permettant le déplacement en rotation de l'organe d'entrainement 10 et par ce dernier du rouleau de contact 8. Ainsi qu'on peut le voir plus clairement à la Fig.5 chacune des bornes de connexion 2 comporte à l'intérieur du boitier 1, une surface de contact qui débouche dans le fond 6 de l'alésage.3 du boîtier. Sur la Fig.5, on a représenté le boitier d'un commutateur bipolaire comportant une borne de connexion 2 commune dont la surface de contact 24a a une étendue angulaire englobant l'un des intervalles entre les deux bossages 4 et deux bornes de connexion correspondant respectivement aux deux voies du commutateur et dont la zone de contact 24b s'étend jusqu'à un bossage 4 correspondant dans l'autre intervalle entre les deux bossages 4. -On voit donc que grace à cet agencement, le rouleau 8 peut occuper deux positions, à savoir deux positions symétriques par rapport aux bossages 4 diametralement opposés et correspondant à la venue en butée de la nervure 19 pourvue de la rainure d'actionnement 15 de l'organe d'entraînement 10 contre les cotés 18b de l'ouverture 18 du capot 16 et dans lesquelles la borne de connexion 2 commune est con nectée soit à l'une, soit à l'autre des deux bornes de connexion correspondant chacune à une voie de commutateur. Selon le mode de réalisation'de la Fig.5a. dans lequel les éléments correspondants à ceux du mode de réalisation des Fig.1 à 5 portent les mimes numéros de référence, il est prévu dans le fond 5 de l'alésage 3 du boitier 1 des bossages radiaux 4 régulièrement répartis à la péripherie dudit fond et diamétralement opposés deux à deux, Dans le présent exemple, il est prévu six bossages sages radiaux 4. Comme dans le cas des Fig.1 à 5, le boitier du commutateur comporte une borne de connexion 2 commune. La surface de contact 24a de cette borne a une étendue angulaire englobant les intervalles entre quatre bossages 4 consécutifs et deux bornes de connexion correspondant chacune à une voie du commutateur et dont la zone de contact 24b s'étend entre deux bossages 4 consécutifs, les deux bossages 4 associés à chacune des zones de contact 24b étant diametralement opposés deux à deux à des bossages 4 associés à la zone de con tact 24 a. Selon cet agencement, le rouleau 8 disposé dans l'alésage 3 du boitier 1 de la meme manière que dans le mode de réalisation des Fig.1 à 5 peut occuper trois positions. à savoir une première position intermédiaire dans laquelle le plot de contact commun 2 n'est connecté à aucun des plots de contact 2 de voie, et deux positions symétriques par rapport à cette position intermédiaire et dans lesquelles la borne de connexion 2 commune est connectée soit à l'une, soit à l'autre des deux bornes de connexion correspondant chacune à une voie de commutateur. Le fonctionnement du commutateur qui vient d'être décrit sera examiné plus particulièrement en référenc'e à la Fig.3. Lorsque l'organe d'entralnement 10 est monté dans' l'alésage 3 du boitier 1 et maintenu en place par le capot 16, le joint torique 13 étant légèrement comprimé radialement entre la tete 14 de l'organe d'entraînement et la' paroi interne de l'alésage 3 pour assurer l'étanchéité de l'ensemble, le rouleau de con tact 8 maintenu par des encoches lia ménagées dans a surface latérale 11 de l'organe d'entrainement 10 est sollicité contre lefond 5 de l'alésage 3 par le ressort à lame 9 légèrement cintré sous l'action de la poussée de l'organe d entrainement 10. Le ressort à lame 9 est maintenu par ses extrémités opposées dans une position perpendiculaire à la direction du rouleau de contact 8. A cet effet, les extrémités du ressort à lame 9 comportent des encoches 9a qui sont maintenues par des sailles correspondantes 1 lob de l'organe d'entrainement 11. Pour déplacer le rouleau de contact 8 entre deux positions, il suffit d'introduire dans la rainure 15 de la tete 14, un outil tel qu'un petit tournevis, et de déplacer la tête en rotation. Le déplacement de la tète et par conséquent de l'organe d'entraînement 10. assure le déplacement simultané du rouleau de contact 8 et de son ressort 9, leur posi-- tions relatives étant inchangées. Le déplacement angulaire du rouleau 8 provoque sa venue en contact avec les surfaces de rampe 7 de deux bossages 4 diamétralement opposés.Le rouleau de contact 8 entraîné parl organe d entraînement 10 franchit les rampes 7 l'encontre de l'action du ressort à lame 9 et lorsque ces rampes sont franchies, il est repoussé contre le fond de l'alésage 3 dans lequel débouchent les surfaces de contact 24a, 24b des bornes de connexion 2 du commutateur. L organe d'entraînement 10 vient en butée par sa nervure 19 contre les côtés à peu prés radiaux 18a de l'ouverture 18. Selon le mode de réalisation de la Fig.5a. la distance entre deux bossage 4 consécutifs est choisie de manière que ie rouleau de contact 8 occupe entre deux bossages 4, une position angulaire-ment stable, Ainsi, les bossages 4 constituent des éléments d'indexation du commutateur dans ses différentes positions. Dans ce cas, l'organe d'entraînement. du rouleau 8 est dépourvu de nervure de butée et l'orifice (non représenté) ménagé dans le capot 16 pour le passage de l organe d'entraînement est de forme circula ire. On voit que dans ces conditions, le rouleau de contact 8 peut occuper une position neutre dans laquelle il n'est en contact qu'avec la surface de contact 24a du plot de connexion commun 2 et deux positions angulaires symétriques par rapport à cette position neutre et qui correspondent à la mise en contact par le rouleau de contact 8 de la surface de connexion 24a associé au plot de contact commun avec l une ou l autre des zones de contact 24b associées au plot de connexion 2 correspondant aux deux voies du commutateur. Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, l'organe de contact du commutateur est constitué par un rouleau de contact 8 sollicité contre les zones de contact 24a, 24b des plots de connexion 2 par un organe élastique 9 constitué par un ressort à lame séparé. Sur la Fig.7, on a représenté une variante d'organe de contact selon laquelle l'organe de contact proprement dit et-son organe élastique d'application contre le fond de l'alésage 3 sont constitués par une seule et méme pièce. Il s'agit, comme représenté à la in.7, d'un élément ou barreau en forme de gouttière dans la portion centrale duquel sont prévues deux 97 rabattues, s'étendant à peu près perpendicu lairement à la direction du barreau 26 et sollicitées par la surface inférieure 28 de l'organe d'entrainement 10, le barreau en forme de gouttière 26 correspondant au rouleau de contact 8. tandis que les ailes rabattues 27 assurent la fonction du ressort à lame 9 du mode de réalisation décrit en référence aux Fig.1 à 6. L organe de contact est maintenu dans l or- gane d'entrainement 10 au moyen des encoches îîa recevant les extrémités du barreau 26 et des saillies 1 lob coopérant avec des encoches 27a ménagées dans les extrémités des pattes rabattues 27. Pour le reste, le commutateur représenté à la Fig.8, est d'une contruction identique à celle du commutateur précédemment décrit. On voit que grâce à cet agencement, le commutateur suivant l'invention présente une caractéristique d'auto-nettoyage des contacts en raison du fait que son organe de contact 8 ou 26 frotte sur les surfaces des bossages 4 et sur les surfaces de contact 24a, 24b des bornes de connexion 2 correspondantes à chacun de ses déplacements et évite ainsi toute oxydation, soit des surfaces de contact, soit de sa propre surface. Un tel commutateur se preste particulièrement bien à la miniaturisation. Dans les modes de réalisation qui viennent d'etre décrits, le commutateur est un commutateur bipolaire, On peut cependant également envisager de réaliser par la même technique, un commutateur comportant un plus grande nombre de voies. REVENDICATIONS 1. Commutateur électrique comprenant un boitier (1) en matiere isolante, comportant des bornes de connexion, un organe mobile de contact destiné à relier sélectivement des bornes de connexion (2) choisies ente elles et un organe d'entrainement dudit organe de contact, caractérisé en ce que ledit boitier (1) comporte un alésage (3) dans le fond duquel débou chent des surfaces de contact (24a.24b), , des bornes de connexion, et en ce que l'organe mobile de contact est constitué par un barreau (8;26) sollicite contre le fond (5) de l'alésage (3) par un organe élastique (9; 27) porté par l'organe d'entrainement (10) monté à rotation dans ledit alésage (3), au moins deux bossa-ges radiaux (4) diamétralement opposés munis de rampes (6) et dont le franchissement par l'organe de contact (8; 26) est assuré par l'organe d'entrainement à l'encontre de l'action de l organe élastique. étant disposés à la périphérie du fond (5) de l'alésage (31. 2. Commutateur électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'entrainement (10) de l'organe de contact 18;26) est constitué par un croisillon pourvu de moyens (1 la, tlb) de maintien de l'organe de contact (8;261et d'une tete (141, et en ce que l'organe d'entrainement (10) est maintenu dans l'alésage (3) du boîtier (1) par un capot (16) pourvu de moyens de fixation (21) coopérant avec des moyens de fixation complémentaires(22) prévus sur le boîtier (1). 3. Commutateur électrique suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe de contact est constitué par un rouleau métallique (8) mont dans des encoches (1 la) ménagees dans la surface latérale (11) de l'organe d'entraînement 110.J et en ce que l'organe élastique est constitué par un ressort a lame maintenu dans l organe d'entrainement (10) dans une position perpendiculaire au rouleau métallique (8). 4. Commutateur électrique suivant la -reven- dication 3, caractérisé en ce que le ressort à lame (9), comporte à ses extrémités des encoches (9a) coopérant avec des saillies (11b) prévues sur l'organe d'entainement (10). 5. Commutateur électrique suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe de contact (26) est constitué par un barreau en forme de gouttière réalisé en une seule pièce avec des ailes rabattues (27) qui s'étendent dans une direction perpendiculaire à la direction du barreau (26) et qui as -surent la fonction de l organe élastique associé à l'organe de contact (261, ledit organe de contact étant maintenu dans l'organe d'entra;ement (101 au moyen d'encoches (1 la) prévues dans la surface latérale (11) de l'organe d'entraînement (10) et de saillies (11b) coopérant avec des encoches (27a) ménagées aux extrémités des pattes rabattues (27). 6. Commutateur électrique suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits bossages (4) sont diamétalement opposés deux à deux et sont en forme de flèches, les pointes (6) des flèches étant dirigées l'une vers l autre et présentant chacune une surface inclinée formant rampe destinée à favoriser le passage sur le bossage de l'organe de contact (8;26). 7. Commutateur électrique suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le capot (16) présente une ouverture (18) dans laquelle est montée déplaçable une nervure (îS) de la tête (14) de l'organe d'entraînement (10), une rainure (15) d'ac- tionnement de l organe d'entraînement (10) étant ména ge dans la nervure (19) et en ce que l'ouverture (18) présente des parois (18bl à peu près radiales qui constituent des butées coopérant avec les côtés de. la nervure (19) et définissant des positions extrêmes de l'organe d'entrainement (10) et par conséquent du barreau de contact (8;26). 8. Commutateur suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs bossages (4) régulièrement répartis à la péri phérie du fond (5) de l'alésage (3) du boitier ( diamétralement opposés deux à deux, et en ce que la distance angulaire entre deux bossages (4) consécutifs est choisie de matière que le barreau de contact (8; 26) occupe entre deux bossages (4) en position angulairement stable, les bossages (4) constituant ainsi des éléments d'indexation du commutateur dans ses différentes positions,