Brevet FR2700886A1 — publié le 19940729

MEMBRANE ÉLASTIQUE D'ÉTANCHÉITÉ POUR BOUTON POUSSOIR La présente invention concerne un composant électrique électro-mécanique ou électronique disposé dans un boîtier étanche et comprenant un bouton poussoir. Elle concerne plus particulièrement la réalisation de l'étanchéité au niveau de ce bouton poussoir. Un exemple de composant à bouton poussoir, constituant un microrupteur, est illustré schématiquement en vue de côté en figure lA et en vue en perspective en figure 1B. Les éléments du microrupteur sont encapsulés dans un boîtier moulé en matière plastique 1 dont font saillie, sur la face supérieure, un bouton poussoir 2 et, sur la face inférieure, des cosses de connexion 3, 4 et 5. Un tel microrupteur est souvent utilisé comme relais de fin de course pour, par exemple, permettre l'arrêt d'un moteur connecté aux bornes 3, 4 et 5 quand une came 7 vient presser par un pan incliné 8 le bouton poussoir 2. L'ensemble du système est étanche par moulage sauf en ce qui concerne le bouton poussoir 2 qui constitue une région de rupture d' étan- chéité. La figure 2A illustre un moyen connu pour assurer l'étanchéité au niveau du bouton poussoir. Ce bouton poussoir 2, représenté en position érigée, comprend une tête 11, une gorge 12 voisine de la tête et une tige 13 qui vient agir, directement ou indirectement sur des contacts et est rappelée vers le haut par un ressort de rappel non représenté. La tige 13 coulisse verticalement à travers une ouverture ménagée dans une pièce 15, métallique ou en matière plastique, et l'ensemble, à l'extérieur de la pièce 15, est enrobé dans une matière plastique 16 formant le boîtier 1. De façon classique, l'étanchéité est assuré par une membrane 20, couramment en un élastomère tel que silicone, silicone fluoré, nitrile... Comme le représente la figure 3, la membrane 20 a la forme générale d'une cloche. Elle comprend à sa partie inférieure un collet 21 destiné à être serti sur toute sa périphérie par un repliement de la pièce 15, comme le représente la figure 2A. La partie haute de la membrane comprend une ouverture autour de laquelle cette membrane forme une collerette 22. La partie de liaison 23 entre la collerette et le collet est une zone d'épaisseur constante. Classiquement, de telles membranes sont obtenues par moulage. On s' est aperçu que, dans des microrupteurs du type de celui de la figure 2A munis de membranes d'étanchéité, l'élément qui s'usait en premier était précisément la membrane qui se déchirait et n'assurait plus sa fonction d'étanchéité. Pour bien comprendre le problème qui se pose, il faut aussi réaliser qu'en pratique de tels microrupteurs ont de très petites dimensions et que, par exemple, la hauteur de la membrane est de l'ordre de 1,5 à 4 rtm, son épaisseur de l'ordre de 0,2 à 0,4 mm et son diamètre à mi hauteur de l'ordre de 2 à 5 mm. La présente invention vise à remédier à ce problème et à prévoir des membranes de longue durée de vie dans une utilisation à ltétanchéification de boutons poussoirs. Un autre objet de la présente invention est de prévoir une telle amélioration aux membranes d'étanchéité qui ne nécessite pas de modification de la structure d'un microrupteur ou autre composant à bouton poussoir. Pour atteindre ces objets, la présente invention prévoit une membrane élastique d'étanchéité en forme de cloche pour bouton poussoir comprenant une ouverture centrale supérieure formant collerette destinée à serrer une gorge formée sur la tige du bouton poussoir et un collet inférieur destiné à être serti sur toute sa périphérie à une pièce dans laquelle coulisse le bouton poussoir. La partie de jonction entre la région de collerette et la région de collet a une épaisseur réduite du côté de la région de oeillet. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'épaisseur de la partie de jonction diminue linéairement de la région de collerette vers la région de oeillet. Selon un mode de réalisation de la présente invention, quand le bouton poussoir est au repos, en position érigée, la membrane est en extension. La présente invention prévoit aussi un microrupteur à bouton poussoir dans lequel le bouton poussoir est associé à une membrane telle que susmentionnée. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles les figures lA et lB, décrites précédemment, représentent schématiquement une vue de côté et une vue en perspective d'un microrupteur les figures 2A et 2B illustrent deux vues en coupe de la région de bouton poussoir d'un microrupteur classique la figure 3 représente une vue en coupe d'une membrane d'étanchéité selon l'art antérieur la figure 4 représente une vue en coupe d'une membrane d'étanchéité selon la présente invention ; et les figures 5A, 5B et 5C représentent des vues en coupe de la région de bouton poussoir d'un microrupteur équipé d'une membrane selon l'invention à trois stades d'enfoncement du bouton poussoir. La présente invention se base sur une analyse du comportement d'une membrane d'étanchéité de bouton poussoir classique. On notera que le seul fait d'avoir effectué cette analyse constitue un aspect de l'invention. En effet, comme on l'a souligné précédemment, la membrane d'étanchéité est une très petite pièce en élastomère et l'homme de métier n'avait classiquement pas tendance à chercher une solution dans une amélioration de cette membrane mais plutôt dans les éléments de montage de cette membrane ou du bouton poussoir qui sont des pièces de plus grande dimension, souvent métalliques, sur lesquelles on peut a priori agir plus facilement. Comme le représente la figure 2A, qui est environ à l'échelle 10, au repos, la membrane 20 dépasse du plan supérieur du boîtier d'une hauteur qui correspond à une valeur comprise entre son épaisseur et le double de son épaisseur, c'est-à-dire quelques dizièmes de millimètre. Comme le représente la figure 2B, quand la came 7 avance et que son pan incliné 8 vient agir sur la tête 11 du bouton pour l'enfoncer, la membrane 20 a tendance à se fléchir mais en remontant au-dessus du niveau de la gorge 12 du bouton poussoir. Ainsi, si la hauteur de la came est mal réglée ou que cette came avance trop, elle aura tendance à racler contre une région de la membrane et en pratique toujours contre la même région, et la membrane s'usera à cet emplacement et éventuellement même se déchirera, cessant d'accomplir sa fonction d'étanchéité. Pour résoudre ce problème, plutôt que d'agir sur la structure ou le mode d'actionnement de la came 7, sur la forme du bouton ou sur la monture de la membrane, la présente invention propose d' agir sur la membrane elle-même sans toucher aucune autre pièce du microrupteur ou autre composant dont fait saillie le bouton poussoir. La figure 4 représente une membrane 30 selon la présente invention. Comme la membrane 20 de la figure 3, cette membrane 30 comprend un collet de sertissage 31, une collerette 32 de serrage de la gorge 12 du bouton poussoir et une partie de liaison 33 entre la collerette et le oeillet. Toutefois, la membrane selon la présente invention présente deux différences par rapport à l'art antérieur, chacune de ces différences constituant un aspect de la présente invention et, comme on le verra, ces deux différences coopérent à un résultat d'ensemble. La première différence est que l'épaisseur de la membrane est plus faible au voisinage du collet 31 qu' au voisinage de la collerette 32. Cette épaisseur peut par exemple aller en se réduisant linéairement à partir du voisinage de la collerette jusqu'au collet. On pourrait aussi prévoir simplement une zone plus mince au voisinage du collet 31. La deuxième différence entre la membrane 30 selon l'invention et une membrane 20 selon l'art antérieur est que, au repos, comme le représentent comparativement les figures 3 et 4, la hauteur de la partie de liaison 33 est plus faible que la hauteur de la partie de liaison 23. Ainsi, quand la membrane selon la présente invention est mise en position entre le sertissage de la région 15 et la gorge 12 en position d'extension maximum du bouton, elle est étirée. Cet étirement doit avoir une faible force de rappel pour ne pas nuire à 1 'érection du bouton poussoir. Cette faible force de rappel est avantageusement obtenue grâce au fait que l'épaisseur de la partie 33 est réduite selon la présente invention par rapport à 1 'épais- seur de la partie 23 de la membrane de l'art antérieur. Le fonctionnement d'un bouton poussoir équipé d'une membrane 30 selon la présente invention va être décrit ci-après en relation avec les figures 5A à 5C. La figure 5A correspond à une position complètement érigée du bouton poussoir et correspond sensiblement à la figure 2A précédemment décrite. Comme on vient de le souligner, dans cette position, la membrane 30 est étirée. Au début de la course de la came 7, la membrane va de la position de la figure 5A à la position de la figure 5B sans changer sensiblement de forme et sans s'étendre latéralement mais simplement en se contractant. C'est seulement à partir de la position de la figure 5B, quand la came 7 continue à avancer vers la position illustrée en figure 5C, que la forme en cloche de la membrane s'écrase pour que les parties de liaison 33 prennent une forme plus convexe vers l'extérieur. Toutefois, en raison de la surépaisseur de la collerette 32 de la membrane selon la présente invention, les zones de liaison entre collerette et collet de la membrane n'ont pas tendance à remonter vers le haut comme dans le cas de la figure 2B mais à s' étendre latéralement. On peut dire que la bague correspondant à la partie de collerette de la membrane écrase sous elle le reste de la membrane et la déforme latéralement. Ainsi, les risques de mise en contact du pan oblique 8 de la came 7 et de la membrane sont sensiblement diminués et même inexistants si la membrane selon l'invention est convenablement calibrée. Bien que la présente invention ait été décrite en relation avec un mode de réalisation particulier, 1' homme de l'art notera que diverses variantes peuvent y être apportées, notamment en ce qui concerne la forme de la membrane et le mode de fixation de ses parties inférieure et supérieure au boîtier du bouton poussoir et à une gorge de ce bouton poussoir. REVENDICATIONS 1. Membrane élastique d'étanchéité (30) en forme de cloche pour bouton poussoir (2) comprenant une ouverture centrale supérieure formant collerette (32) destinée à serrer une gorge (12) formée sur la tige (13) du bouton poussoir et un collet inférieur (31) destiné à être serti sur toute sa périphérie à une pièce (15) dans laquelle coulisse le bouton poussoir, caractérisée en ce que la partie de j onction (33) entre la région de collerette (32) et la région de collet (31) a une épaisseur réduite du côté de la région de collet. 2. Membrane d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que son épaisseur diminue linéairement de sa région de collerette (32) vers sa région de collet (31). 3. Membrane d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que, quand le bouton poussoir est au repos, en position érigée, la membrane est en extension. 4. Microrupteur à bouton poussoir, caractérisé en ce qu'il comprend un bouton poussoir associé à une membrane selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. 5. Microrupteur à bouton poussoir, selon la revendication 4, caractérisé en ce que la membrane a une hauteur comprise entre 1,5 et 4 inn et un diamètre à mi-hauteur compris entre 2 et 5 mm.