Brevet FR2650432A1 — publié le 19910201

"Elérnent souple de contact électrique, et application de cet élément souple" La présente invention concerne un élément souple de contact électrique, actionné mécaniquement par l'intermédiaire d'un organe tel que levier exerçant un effort de pression sur cet élément souple de manière à le déformer élastiquement. L'élément souple de contact électrique, objet de l'invention, est prévu plus particulièrement, quoique non exclusivement, pour être monté sur un circuit imprimé et assurer l'ouverture et la fermeture d'un contact entre des parties conductrices de ce circuit imprimé. Le problème de la réalisation et de la commande de contacts électriques associés à des circuits imprimés se pose, notamment, dans le cas des programmateurs à cames destinés aux appareils électro-domestiques. Dans ces programmateurs, des cames rotatives agissent habituellement sur des leviers qui font eux-mêmes déplacer des lames métalliques flexibles en direction de plages conductrices appartenant à un circuit électrique imprimé. Selon la position angulaire de la came correspondante, une lame donnée est ainsi maintenue éloignée du circuit imprimée, ou au contraire appuyée sur ce circuit de manière à établir une liaison électrique entre deux plages conductrices. Cette disposition connue comporte divers inconvénients - Les plages conductrices des circuits imprimés, sur lesquelles viennent s'appuyer les lames, doivent subir un traitement spécial de protection, qui est particulièrement onéreux. - Le contact assuré par les lames s'effectue avec des frottements perturbateurs. Les lames comportent un risque de casse, dû à la fatigue. - Ces lames doivent être dissociées, et séparées les unes des autres par des distances d'isolement suffisantes, dans le cas d'un ensemble réalisant des interrupteurs électriques différenciés. - L'encombrement est relativement important, notamment dans la direction perpendiculaire au plan du. circuit imprimé. - Aucune protection des contacts, contre les poussières et autres pollutions, n'est assurée. La présente invention vise à éliminer l'ensemble des inconvénients précédemment exposés, en fournissant un dispositif nouveau qui supprime et remplace les lames dans les mêmes applications, tout en conduisant à une fabrication plus simple et moins coûteuse, à une fiabilité améliorée, à un encombrement réduit et à une meilleure protection des contacts. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un élément souple de contact électrique, du genre indiqué en introduction, qui comprend une partie fixe de maintien et une partie mobile pourvue d'au moins une zone électriquement conductrice, prévue pour coopérer avec des parties conductrices fixes extérieures à l'élément, la partie mobile étant raccordée à la partie fixe par l'intermédiaire d'un ensemble déformable élastiquement sur lequel est exercé l'effort de pression, avec une première partie déformable élastiquement pour un effort de pression croissant jusqu'à une certaine valeur, correspondant à une course d'approche de la partie mobile amenant la zone électriquement conductrice de cette dernière au contact des parties conductrices fixes, et avec une seconde partie déformable élastiquement pour un effort de pression supérieur à la valeur précitée, lors d'une course d'actionnement supplémentaire de l'élément, en vue d'assurer une pression de contact convenable de la zone électriquement conductrice de la partie mobile contre les parties conductrices fixes, en absorbant toutes les dispersions mécaniques. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, l'élément souple de contact électrique comprend une partie fixe périphérique, un plot central mobile en direction des parties conductrices fixes extérieures à l'élément, une pastille électriquement conductrice portée par le plot central mobile en regard desdites parties conductrices fixes, et deux parties déformables élastiquement, de configuration annulaire et coaxiales, situées entre la partie périphérique fixe et le plot central mobile.Selon un mode particulier d'exécution, l'élément en question comprend une première partie annulaire déformable élastiquement, de profil arrondi, reliant la partie fixe périphérique au plot central mobile et déformée lors de la course d'approche, et une deuxième partie annulaire déformable élastiquement, de forme sensiblement cylindrique au repos, qui se rattache à la première partie annulaire et qui est déformée seulement lors de la course d'actionnement supplémentaire, l'effort de pression étant exercé sur la deuxième partie annulaire. On obtient ainsi un élément qui assure, sans aucun frottement perturbateur, un contact électrique rendu sûr par l'effet de surpression obtenu après déformation de la deuxième partie annulaire. Dans cet élément, l'ensemble formé par la partie fixe périphérique, le plot central mobile et les deux parties annulaires déformables élastiquement résulte avantageusement du moulage d'une matière élastiquement déformable, tandis que la pastille conductrice est surmoulée, ce qui permet une fabrication remarquablement simple et économique. Par ailleurs, l'élément se présente comme une sorte de "chapeau" venant emprisonner la pastille conductrice et coiffer les parties conductrices fixes, lorsqu'il est monté par exemple sur un circuit imprimé, ce qui assure une protection totale des parties conductrices, formant les contacts fixes ou mobiles, contre les poussières et autres pollutions. L'élément souple de contact électrique, objet de l'invention, est en outre réalisable d'une seule pièce comme élément de contacts multiples indépendant, adapté pour la réalisation d'interrupteurs multiples parfaitement dissociés, pouvant toutefois être liés entre eux par un circuit extérieur, sans rencontrer les problèmes d'isolation qui se posent dans le cas des lames métalliques. Cet élément souple étant utilisable notamment avec un circuit imprimé, sa partie fixe est alors appliquée directement contre une face du circuit imprimé, tandis que la zone électriquement conductrice de sa partie mobile est prévue pour coopérer avec des plages conductrices du circuit imprimé pour établir ou interrompre une liaison électrique entre ces deux plages conductrices. La fixation de l'élément est ainsi reportée sur le circuit imprimé, dont les plages conductrices ne nécessitent plus un traitement onéreux, et l'encombrement de l'élément souple dans la direction perpendiculaire au plan du circuit est inférieur à l'encombrement des lames traditionnelles dans la même direction. Selon un autre aspect de l'invention, cet élément souple de contact électrique est appliqué à un programmateur à came, notamment pour appareil électro-domestique, dans lequel une came rotative agit par l'intermédiaire d'un levier sur cet élément, en lui imprimant une course d'approche et une course de surpression. La partie fixe de l'élément en question peut ici être appliquée contre une face du circuit imprimé, appartenant au programmateur, par une partie du boîtier du programmateur, ce qui rend la fixation de l'élément particulièrement simple. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui. suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cet élément souple de contact électrique, et illustrant une application particulière de cette invention: Figure 1 est une vue en coupe d'un élément souple de contact électrique selon la présente invention monté sur un circuit imprimé, représenté en position de repos Figure 2 est une vue en coupe similaire à figure 1, montrant l'élément souple dans sa position d'entree en contact avec des plages conductrices du circuit imprimé Figure 3 est une autre vue en coupe, similaire aux précédentes, montrant le même élément souple dans une position atteinte postérieurement à l'entrée en contact avec les plages conductrices ; Figure 4 est un diagramme représentant la variation de l'effort de pression en fonction de la course d'actionnement de cet élément souple de contact électrique Figure 5 est une vue partielle en coupe d'un programmateur à came comportant application d'un tel élément souple de contact électrique. La figure 1 montre, à l'état de repos, un élément souple de contact électrique désigné dans son ensemble par le repère 1, monté sur un circuit imprimé indiqué partiellement en 2. L'élément I -est prévu pour établir ou interrompre une liaison électrique, entre deux plages conductrices voisines 3 et 4 du circuit imprimé 2. Cet élément 1, possédant une symétrie de révolution autour d'un axe 5 perpendiculaire au plan du circuit imprimé 2, est pourvu d'une partie périphérique plate 6 appliquée contre une face 7 dudit circuit 2. La partie périphérique 6 de l'élément I est reliée à un plot central 8 de cet élément par l'intermédiaire d'une partie annulaire de plus faible épaisseur 9, de profil arrondi avec sa concavité tournée vers le circuit imprimé 2.Une autre partie annulaire 10, de forme sensiblement cylindrique à l'état de repos, se rattache coaxialement à la face extérieure de la première partie annulaire 9, dans la zone la plus éloignée du circuit imprimé 2. L'ensemble formé par la partie périphérique 6 et par les deux parties annulaires 9 et 10 est réalisé dans une matière telle qu'élastomère siliconé, permettant une déformation élastique des deux parties annulaires 9 et 10, d'une manière qui sera précisée plus bas. Le plot central 8, aussi réalisé essentiellement dans cette matière déformable, comporte sur sa face tournée vers le circuit imprimé 2 une pastille 11 en matière électriquement conductrice, apte à établir une liaison électrique entre les deux plages conductrices 3 et 4 dudit circuit. Dans la position de repos montrée à la figure 1, la pastille 11 reste éloignée des plages conductrices 3 et 4, de sorte que le contact électrique n'est pas établi. L'actionnement de l'élément de contact 1 est effectué mécaniquement, par un effort de pression F exercé suivant une direction voisine de l'axe 5 en direction du circuit imprimé 2, l'effort de pression F étant appliqué sur l'extrémité extérieure de la partie annulaire 10. Comme l'illustrent les figures 2,3 et 4, le fonctionnement s'effectue en deux phases successives Dans un premier temps, comme le montre plus particulièrement la figure 2, une course d'approche Cl est effectuée, avec un effort de pression croissant jusqu'à une valeur F1 ; à la fin de cette course d'approche, la pastille conductrice Il entre en contact avec les deux plages conductrices 3 et 4 du circuit imprimé 2.Au cours de cette phase d'approche, seule la première partie annulaire 9 de l'élément 1 se déforme en s'aplatissant, l'autre partie annulaire 10 conservant pratiquement sa forme initiale cylindrique. Dans une seconde phase, l'effort de pression exercé sur l'élément 1 croissant audelà de la valeur Fl, non seulement la partie annulaire 9 mais aussi la partie annulaire r0 sont déformées, comme le montre la figure 3. Ainsi, après l'entrée en contact de la pastille 11 avec les plages conductrices 3 et 4, une surcompression est obtenue. La course totale d'actionnement de l'élément 1 est désignée ici par C2, et correspond à un effort de pression final F2. Le diagramme de la figure 4 représente la variation de l'effort de pression F en fonction de la course C, à partir de la position de repos et au cours des deux phases qui viennent d'être décrites. La figure S illustre l'application de l'élément souple de contact électrique 1, précédemment décrit, à un programmateur à came destiné à un appareil électro-domestique. Cette figure montre en 12 le bottier du programmateur, dont une came rotative est indiquée en 13. La came 13 agit sur la partie annulaire 10 de l'élément I par l'intermédiaire d'un levier 14, monté pivotant autour d'un axe 15 lié au bottier 12. Il est à noter qu'une partie 16 de ce boîtier 12 prend place autour de la partie périphérique 6 de l'élément 1, et assure ainsi l'application de ladite partie périphérique 6 contre la face 7 du circuit imprimé 2. L'élément I se trouve fixé de cette manière par pincement, sans nécessité d'aucun organe spécial de fixation. Bien que l'élément souple de contact électrique 1 ait été décrit dans sa réalisation la plus simple, procurant un contact unique, il va de soi que cet élément peut être réalisé de manière à assurer des contacts multiples, en prévoyant deux ou plusieurs agencements adjacents à symétrie de révolution, tels que décrits ci-dessus. Que l'exécution soit simple ou multiple, cet élément 1 est réalisable facilement et d'une seule pièce par moulage d'élastomère avec. surmoulage de la ou des pastilles conductrices 11. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cet élément souple de contact électrique qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. Ainsi, l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention: - par des modifications de détail portant sur les formes des deux parties déformables élastiquement 9 et 10 - par une destination différente de l'élément 1, par exemple dans un pressostat, ou plus généralement dans toute commande électrique de relativement faible puissance, avec ou sans circuit imprimé. REVENDICATIONS 1. Elément souple de contact électrique, actionné mécaniquement par un organe tel que levier (14) exerçant un effort de pression (F) sur cet élément souple (1) de manière à le déformer élastiquement, caractérisé en ce qu'il comprend une partie fixe (6) de maintien et une partie mobile (8) pourvue d'au moins une zone électriquement conductrice (11), prévue pour coopérer avec des parties conductrices fixes (3,4) extérieures à l'élément (1), la partie mobile (8) étant raccordée à la partie fixe (6) par l'intermédiaire d'un ensemble déformable élastiquement sur lequel est exercé l'effort de pression (F), avec une première partie (9) déformable élastiquement pour un effort de pression croissant jusqu'à une certaine valeur( F1), correspondant à une course d'approche (Cl) de la partie mobile (8) amenant la zone électriquement conductrice ( 11 ) de cette dernière au contact des parties conductrices fixes (3,4), et avec une seconde partie (10) déformable élastiquement pour un effort de pression (F2) supérieur à la valeur précitée (Fi), lors d'une course d'actionnement supplémentaire (C2) de l'élément (1), en vue d'assurer une pression de contact convenable de la zone électriquement conductrice (Il) de la partie mobile (8) contre les parties conductrices fixes (3,4). 2. Element souple de contact électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une partie fixe périphérique (6), un plot central (8) mobile en direction des parties conductrices fixes (3,4) extérieures à l'élément (1), une pastille (Il) électriquement conductrice portée par le plot central mobile (8) en regard desdites parties conductrices fixes (3,4), et deux parties (9,10) déformables élastiquement, de configuration annulaire et coaxiales, situées entre la partie fixe périphérique (6) et le plot central mobile (8). 3. Elément souple de contact électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une première partie annulaire (9) déformable élastiquement, k de profil arrondi, reliant la partie fixe périphérique (6) au plot central mobile (8) et déformée lors de la course d'approche (Cl), et une deuxième partie annulaire (10) déformable élastiquement, de forme sensiblement cylindrique au repos, qui se rattache à la première partie annulaire (9) et qui est déformée seulement lors de la course d'actionnement supplémentaire (C2), l'effort de pression (F) étant exercé sur la deuxième partie annulaire (10). 4. Elément souple de contact électrique selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'ensemble formé par la partie fixe périphérique (6), le plot central mobile (8) et les deux parties annulaires (9,10) déformables élastiquement résulte du moulage d'une matière élastiquement déformable, telle qu'élastomère, tandis que la pastille conductrice (11) est surmoulée. 5. Elément souple de contact électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est réalisé d'une seule pièce comme élément de contacts multiples indépendants, pouvant être liés entre eux par un circuit extérieur. 6. Elément souple de contact électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est utilisé avec un circuit imprimé (2), contre une face (7) duquel sa partie fixe (6) est directement appliquée, tandis que la zone électriquement conductrice (Il) de sa partie mobile (8) est prévue pour coopérer avec des plages conductrices (3,4) du circuit imprimé (2) pour établir ou interrompre une liaison électrique entre ces deux plages conductrices (3,4). 7. Elément souple de contact électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,-caractérisé par son application à un programmateur à came, notamment pour appareil #ectro-domestique, dans lequel une came rotative (13) agit par l'intermédiaire d'un levier (14) sur cet élément (1), en lui imprimant une course d'approche (Cl) et une course de surpression (C2). 8. Elément souple de -contact électrique appliqué à un programmateur à came, selon l'ensemble des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la partie fixe (6) de cet élément (1) est appliquée contre une face (7) du circuit imprimé (2) par une partie (16) du boîtier (12) du programmateur.