Brevet FR2698720A1 — publié le 19940603

La présente invention concerne les commutateurs à au moins deux positions stables, notamment pour véhicule automobile, du genre comportant un boîtier support portant un organe de manoeuvre mobile, propre à occuper lesdites positions stables, et des moyens d'indexage portés en partie par l'organe de manoeuvre et en partie par le boîtier pour définition des positions stables de 1'organe de manoeuvre. Ainsi qu'on le sait, à chaque position stable le commutateur remplit une fonction prédéterminée comme décrit par exemple dans le document FR-A-2 392 479. Dans ce document, les moyens d'indexage font appel à des crans ménagés dans le boîtier et à un plongeur mobile soumis à l'action d'un ressort de rappel porté par l'organe de manoeuvre. L'inverse est également possible comme divulgué dans le document FR-A-2 495 373. Un tel commutateur est bruyant car le plongeur est admis d'abord à se rétracter puis à se détendre brusquement, pour passer d'une position stable à l'autre. C'est la raison pour laquelle on a prévu dans le document FR-A-2 654 868 une disposition avec un plongeur doté d'un galet au contact d'une lame élastiquement déformable épousant la forme des crans. Une telle disposition augmente le nombre de pièces. Quelle que soit la solution adoptée, des usures apparaissent et il se pose des problèmes de fiabilité dus notamment aux phénomènes de fatigue et aux risques de rupture des éléments élastiques (ressorts, lames), du commutateur. De plus, ces commutateurs sont sensibles à la corrosion et à la pollution du fait que les moyens d'indexage comportent des pièces en contact mobile les unes avec les autres, en sorte que des particules peuvent se détacher et venir par exemple souiller les circuits électriques, hydrauliques ou autres, ainsi que les articulations, que comporte un tel commutateur. Cette pollution peut provenir également de la graisse que l'on met usuellement pour atténuer les phénomènes de bruit. Enfin, il se pose des problèmes de sensation de commande car, dans ces types de commutateur apparaissent des frottements qui gênent le mouvement de l'organe de manoeuvre avec risque de coincement et on a une sensation de commande par à-coup. En effet, lorsque l'on passe d'une position stable à une autre, il faut d'abord comprimer le ressort de rappel du plongeur, qui se détend par la suite, ces technologies se servant de la flexibilité d'un élément qu'il faut déformer élastiquement avec un effort croissant puis décroissant pour évoluer d'une position stable à une autre. La présente invention a pour objet de pallier, de manière simple et économique, ces inconvénients et donc de créer de nouveaux moyens d'indexation moins bruyants, peu sujets à la corrosion et à la pollution, tout en ayant pour l'usager une sensation plus douce d'actionnement de l'organe de manoeuvre. Suivant l'invention, un commutateur du type susindiqué est caractérisé en ce que les moyens d'indexage comportent un circuit magnétique avec au moins un aimant permanent associé à au moins à une contre-cible et une cible de fermeture du champ magnétique disposés en regard de la contre-cible à chaque position stable, l'un des éléments cible - contre-cible avec son aimant permanent associé étant porté par l'organe de manoeuvre, tandis que l'autre desdits éléments est porté par le boîtier, en sorte de définir au moins deux positions stables, au moins deux cibles et une contre-cible ou l'inverse étant prévu pour ce faire. Ainsi grâce à l'invention, les moyens d'indexage comportent des pièces qui n'entrent pas en contact les unes avec les autres, en sorte que les bruits générés par la détente, par exemple, d'un plongeur ou par des vibrations de lames souples sont évités. Les usures sont également diminuées au bénéfice de la durée de vie du commutateur. I1 en est d'autant plus ainsi que l'aimant et la cible sont fixes par rapport à la pièce qui le porte. Les phénomènes de frottement sont également évités ainsi que les phénomènes de pollution, notamment du fait qu'il n'y a pas besoin de graisser les moyens d'indexage magnétiques. La fabrication du commutateur est également simplifiée du fait de l'absence de ressort de rappel et/ou de lame élastique. Il est possible ainsi d'équiper par avance la manette avec ses contre-cibles, ou cibles selon les cas. En outre selon les applications on peut aisément implanter transversalement ou axialement l'aimant permanent. L'actionnement de l'organe de manoeuvre se fait sans risque de coincement et de manière plus douce. En effet, lorsque l'on passe d'une position stable à une autre les forces de rappel magnétiques diminuent, puis augmentent contrairement aux dispositions de l'art antérieur conduisant d'abord à un accroissement d'effort. On appréciera qu'ainsi la force d'attraction magnétique positionnera la cible par rapport à son aimant associé et assurera la stabilité de la position, réalisant ainsi l'indexation. En multipliant le nombre de cibles et/ou d'aimants on multipliera aisément le nombre de positions. Si on laisse l'organe de manoeuvre dans une position intermédiaire entre deux positions stables, la force d'attraction magnétique attirera l'aimant vers la cible la plus proche. De plus, en ajustant l'entrefer, que comporte le circuit magnétique, on pourra maîtriser aisément la courbe effort - déplacement pour un meilleur confort de l'utilisateur. Avantageusement on associe à chaque pôle de l'aimant permanent une pièce polaire. Ces pièces polaires permettent de diminuer la puissance de l'aimant et donc sa taille. Grâce aux pièces polaires, on peut concentrer le flux magnétique ouvert, la cible servant à refermer le flux. Avantageusement ces pièces polaires sont profilées pour accroître encore le flux du champ magnétique. Avantageusement la cible et/ou les pièces polaires ont une extrémité libre rognée pour accroître les forces de rappel magnétiques. Ainsi il est possible, en supprimant une cible, de créer un commutateur avec une position instable rappelée magnétiquement. La description qui va suivre illustre l'invention en regard des dessins annexés dans lesquels - les figures 1 à 6 sont des vues schématiques des moyens d'indexage magnétiques selon l'invention ; - la figure 7 est une vue en coupe axiale schématique d'un commutateur pivotant équipé des moyens d'indexage magnétiques seloon l'invention - la figure 8 est une vue selon la flèche 8 de la figure 7, le couvercle du commutateur ayant été oté - les figures 9,10 et 11,12 sont des vues analogues aux figures 7 et 8 pour respectivement un deuxième et un troisième exemple de réalisation ; - la figure 13 est une vue en coupe axiale schématique d'un commutateur à organe de manoeuvre rotatif équipé de moyens d'indexage magnétiques selon l'invention - la figure 14 est une vue en coupe selon la ligne 14-14 de la figure 13. Le commutateur illustré dans les figures 7 à 14 est un commutateur de service pour véhicule automobile à au moins deux positions stables, notamment pour l'éclairage, le chauffage, la climatisation, l'essuyage et la ventilation de ce véhicule. Ce commutateur comporte un boîtier support 30, un organe de manoeuvre 5-50, monté mobile par rapport au boîtier 30 en étant porté par celui-ci. Cet organe mobile 5-50 est propre à occuper lesdites positions stables. Le commutateur comporte également des moyens d'indexage 1 portés en partie par l'organe de manoeuvre 5-50 et en partie par le boîtier 30 pour définition des positions stables de l'organe de manoeuvre 5-50. Ici on passe d'une position stable à une autre par décalage circonférentiel, éventuellement de rayon infini, de l'organe de manoeuvre. Suivant l'invention, un commutateur du type susindiqué est caractérisé en ce que les moyens d'indexage 1 comportent un circuit magnétique avec au moins un aimant permanent 2 associé à au moins une contre-cible 20,21... et une cible de fermeture 11,12,13... du champ magnétique disposés en regard de la contre-cible à chaque position stable, l'un des éléments cible - contre-cible avec son aimant permanent étant porté par l'organe de manoeuvre 550, tandis que l'autre desdits éléments est porté par le boîtier 30, en sorte de définir au moins deux positions stables, au moins deux cibles et une contre-cible ou l'inverse étant prévu pour ce faire. Plus précisément, dans les figures 1 à 5, des pièces polaires 20,21,22,23,25 sont associées à chaque pôle de l'aimant permanent 2, par exemple en ferrite, en terres rares ou en Néodyne-Fer-Bore. Ces pièces, ainsi que les cibles 11,12,14,15,17 sont ici en matériau magnétique ou ferro-magnétique à faible réluctance. Elles sont avantageusement en fer doux. Ces pièces polaires forment des contre-cibles associées à l'aimant permanent 2. Elles permettent de réduire la puissance de l'aimant et donc la taille de celui-ci. En effet, grâce à ces pièces polaires, on peut augmenter la densité du champ magnétique, celles-ci canalisant le flux magnétique. Bien entendu la présence de ces contre-cibles, distinctes de l'aimant 2, n'est pas nécessaire. Cet aimant permanent 2 pouvant être profilé pour présenter lui-même une contre-cible. Ici la partie du boîtier 30, qui porte en partie les moyens d'indexage, est en matériau non magnétique. Dans la figure 6, les cibles 16 sont également en matériau magnétique ou ferro-magnétique à faible réluctance, avantageusement en fer doux. Dans les figures 1 à 4, l'aimant permanent 2 avec ses pièces polaires (contre-cibles) est porté par l'organe de manoeuvre 5-50, tandis que dans les figures 5 et 6 les cibles 16,17 sont portées par l'organe de manoeuvre, plus précisément par un axe 4, appartenant audit organe de manoeuvre. Dans les figures 1 à 4, on a prévu trois cibles et par simplicité deux seulement de celles-ci ont été représentées comme dans les figures 5 et 6. Dans la figure 5, il y a une seule cible 17 et quatre contre-cibles 26 formées à la faveur des pièces polaires 25. Dans la figure 6, on a prévu deux cibles jumelées 16 et quatre aimants permanents 3 dont l'extrémité en regard de l'axe 4 est profilée pour former contre-cible. Ainsi qu'on l'aura compris, on peut inverser les structures. Lorsque le boîtier a une taille conséquente, on peut prévoir au moins trois aimants permanents et trois contre-cibles portés par ledit boîtier et une seule cible portée par l'organe de manoeuvre. Toutes les combinaisons étant possibles. Dans la figure 1, les deux pièces polaires 20 sont collées magnétiquement sur l'aimant 2, chacune étant associée à l'un des pôles de l'aimant permanent 2. L'ensemble 20,2 a globalement la forme d'un U dont la base est formée principalement par l'aimant 2 et les branches par les pièces polaires 20, dont les extrémités libres sont recourbées l'une vers l'autre pour définition d'un entrefer précis entre les extrémités libres des pièces polaires jumelées 20. Cette disposition permet de concentrer le flux magnétique. Ces pièces polaires ont ainsi des extrémités libres profilées en forme de pince pour accroître le flux du champ magnétique. La cible 11 est une patte de forme globalement trapézoïdale et pénètre entre les pièces 20 dans l'entrefer délimité par celles-ci. La distance entre les extrémités libres des pièces 20 est donc fonction de l'épaisseur de la cible 11, qui s'étend parallèlement à la partie principale des pièces 20. Bien entendu, la cible 11 pourrait consister en une patte rectangulaire, mais on appréciera que la forme trapézoïdale de la cible 11, consistant à rogner de la matière par rapport à une patte rectangulaire, conduit à une augmentation des forces de rappel magnétiques. Dès que l'aimant 2 avec sa contre-cible associée, formée par les deux pièces polaires 20 jumelées, se déplace par rapport à la cible 11, on crée une dissymétrie du fait de la forme inclinée des bords latéraux de la cible 11 en sorte que les forces de rappel magnétiques sont augmentées. Les cibles 11 sont reliées entre elles par des barrettes 10, en sorte qu'elles forment un ensemble unitaire que l'on peut fixer aisément dans la pièce qui la porte, avantageusement en matière plastique pour ce faire, en sorte que l'on peut procéder aisément par exemple à un surmoulage. Dans la figure 2, l'aimant 2 avec sa contrecible, à pièce polaire 21 jumelée, se déplacent par rapport aux cibles 12 reliées entre elles par des barrettes 10 comme précédemment, mais la cible 12 n'est pas admise à pénétrer entre les pièces polaires 21. Les pièces 21 ont une forme plane avec une extrémité de forme trapézoïdale pour concentrer le flux magnétique, tandis que les cibles 12 ont une forme en U avec deux ailes dirigées chacune vers une pièce polaire 21 dans le plan de celle-ci, lesdites ailes ayant une extrémité de forme trapézoïdale. Un entrefer est défini entre chaque extrémité libre d'une pièce polaire 20 et l'extrémité libre en regard de la branche concernée de la cible 12, dans le prolongement de la pièce associée 20. Le champ magnétique se referme à travers la cible 12, d'où la forme en U de celle-ci. La forme de la cible 12 permet de créer également une dissymétrie lors du déplacement relatif de la cible 12 par rapport à la contre-cible 21 et donc d'augmenter les forces de rappel magnétiques au bénéfice d'une bonne stabilité du commutateur comme précédemment. Ainsi qu'on l'aura compris, si l'utilisateur lâche la manette et que l'aimant 2 avec ses pièces 21 se trouve entre deux cibles 12, automatiquement l'organe de manoeuvre reviendra de lui-même sous l'action des forces magnétiques dans une position stable ctest-à-dire vers la cible 12 la plus proche de lui. Le commutateur peut ainsi avoir une position instable correspondant à une absence de cible pour par exemple, dans le cadre d'un commutateur d'essuyage, commander le liquide de lave-glace de l'essuyage arrière ou commander la température dans le cadre d'une installation de conditonnement d'air de l'habitacle du véhicule. Dans la figure 3, la cible 14 est en forme de barrette avec une extrémité libre de forme trapézoïdale, lesdites cibles 14 étant reliées entre elles par une plaque 13. Les pièces polaires 22 ont une extrémité libre recourbée comme à la figure 1 mais avec un double pliage. Les zones terminales des extrémités libres, en regard l'une avec l'autre, s'étendent perpendiculairement à la partie courante des pièces 22 pour définition d'un entrefer et attirer la cible 14 implantée à l'extérieur des pièces 22 au voisinage immédiat des pièces 22 pour fermeture du champ magnétique. A la figure 4, les pièces polaires 23 sont plus épaisses elles ont une extrémité libre d'épaisseur réduite avec des congés de raccordement 25 et la cible 15 est en forme de plaque étagée avec une extrémité libre de forme rectangulaire pénétrant entre les deux extrémités libres des pièces 23 et définissant deux épaulements 26, chacun en regard de la face terminale 27 de l'extrémité libre de la pièce 23 concernée. On obtient grâce à cette forme des forces d'attraction magnétiques maximales avec une excellente fermeture du champ magnétique par la cible 15. Dans la figure 5, l'aimant permanent 2 présente deux pièces polaires 25 et chacune de celles-ci est dotée de deux nervures 26 tournées vers l'autre pièce polaire pour définition de deux positions stables. Bien entendu on peut prévoir plus de deux nervures. La cible 17 est sous forme de plaque trouée centralement pour passage de l'axe 4. Ainsi qu'on l'aura compris il est formé quatre contre-cibles 26 propres chacune à coopérer avec la cible 17. Dans la figure 6, la cible 16 est dédoublée et consiste en deux plaques 16 avec des extrémités recourbées dirigées l'une vers l'autre. Les aimants permanents 3 ont une extrémité de forme trapézoïdale formant les contre-cibles. Bien entendu on peut prévoir plus de deux aimants 3 et de deux positions stables. Dans les figures 7 à 14, sont représentés des exemples pratiques de réalisation. Dans les figures 7 à 12, le commutateur est un commutateur électrique du type de celui décrit par exemple dans le document EP 0 403 359 auquel on pourra se reporter pour plus amples détails ainsi qu'aux documents FR-A-2 607 959 et FR-A-2 607 961 cités dans ce susmentionné document EP 0 403 359. Ce commutateur peut être un commutateur d'éclairage ou un commutateur d'essuyage implanté au niveau du tableau de bord du véhicule automobile. I1 comporte un boîtier 30 en matière non magnétique, ici en matière plastique, avec une ceinture 32 fermée par un couvercle 31 pour délimitation d'un logement rotulaire 7 avec lequel est propre à coopérer une manette 5 présentant une rotule 6. Cette manette, à la disposition de l'utilisateur, est donc montée de manière pivotante par rapport au boîtier 30 en étant portée par celui-ci. La manette 5 grâce à sa rotule 6 peut ainsi effectuer un mouvement de rotation dans le plan de la figure 8. Dans les figures 7 et 8 quatre cibles 18, reliées entre elles par des barrettes, sont prévues. Ces cibles, portées par la ceinture 32, ont une forme en U avec des extrémités libres de forme trapézoïdale propres à pénétrer à léger jeu entre les pièces polaires 21 de la figure 2. L'aimant 2 avec ses pièces polaires 21, formant une contre-cible, est monté dans un logement 33 d'orientation axial en forme de trou borgne, que présente un moyeu 9 lié à la manette 5 par des moyens de liaison 8. Le moyeu 9 appartient ainsi à l'élément de manoeuvre 5. Dans les figures 9 et 10, le circuit magnétique comporte les cibles 12 du type de la figure 2 et des pièces polaires 21 de cette même figure. Dans les figures 11 et 12, les cibles 19 sont du type de celles de la figure 3 en ayant une extrémité libre de forme rectangulaire, tandis que les pièces polaires 22 (la contre-cible) ont la forme de celle de la figure 3 et sont montées dans un logement 34 transversal ouvert du moyeu 9. Ici les cibles 19 avec leurs barrettes sont surmoulées dans la ceinture 32 à bord latéral interne arrondi comme dans les figures 8 et 10. On voit que la fixation des cibles des figures 7 à 12 se fait de manière aisée, soit par surmoulage ou éventuellement rivetage, ou autre. On appréciera que l'aimant des figures 11 et 12 a une taille supérieure en étant plus puissant et que l'on peut monter l'aimant avec sa contre-cible dans les deux sens (axial et transversal), d'où un grand domaine d'application. Dans les figures 13 à 14, l'organe de manoeuvre est une mollette 50 à la disposition de l'usager et le commutateur est un sélecteur de commande électrique comme décrit dans le document FR 91 05163. Dans ce cas, l'organe de manoeuvre est monté rotatif grâce à un arbre 51, qu'il présente à cet effet, tourillonnant dans un logement 52 du boîtier 30. Pour ce faire, l'arbre 51 a une extrémité de diamètre réduit 53 pénétrant dans le logement 52. Ici le boîtier 30 présente trois parties à savoir un couvercle 40, une ceinture 41 et une platine 42 portant des circuits électriques, dont on voit à la figure 13 des languettes d'alimentation électriques et une lampe d'éclairage. Le montage de ces diverses pièces se fait par clipsage. C'est la platine qui présente un logement 43 pour montage d'un aimant 2 à pièce polaire 22 du type de la figure 3. Dans ce cas, les cibles 24 sont portées par la mollette 50 et donc rotatives par rapport à l'aimant 2 qui est fixe. Les cibles 24 viennent en regard des extrémités libres des pièces polaires 22. Bien entendu le commutateur peut commander des circuits hydrauliques ou autres et on peut effectuer un mouvement de translation relatif des cibles par rapport aux contre-cibles. Dans ce cas, par exemple, l'aimant 2 avec sa contre-cible appartient à un curseur déplacé en translation par l'usager. Dans tous les cas, l'organe de manoeuvre n'est pas commandé par enfoncement mais par décalage circonférentiel éventuellement de rayon infini conduisant à un mouvement axial Bien entendu on peut augmenter le nombre de cibles et/ou contre-cibles selon les applications. On appréciera que les forces magnétiques sont déterminées selon les applications, et aisément en fonction notamment des entrefers et des pièces polaires pour que l'organe de manoeuvre reste en position stable sous l'effet des phénomènes de vibration. REVENDICATIONS 1- Commutateur à au moins deux positions stables, notamment pour véhicule automobile, du genre comportant un boîtier support (30) portant un organe de manoeuvre (5-50) mobile, propre à occuper lesdites positions stables et des moyens d'indexage (1) portés en partie par l'organe de manoeuvre (5-50) et en partie par le boîtier (30) pour définition des positions stables de l'organe de manoeuvre (5,50), caractérisé en ce que les moyens d'indexage (1) comportent un circuit magnétique avec au moins un aimant permanent (2,3) associé à au moins une contre-cible (20,21...) et une cible de fermeture (11,12,13...) du champ magnétique disposés en regard de la contre-cible à chaque position stable, l'un des éléments cible - contre-cible avec son aimant permanent étant porté par l'organe de manoeuvre (5-50), tandis que l'autre desdits éléments est porté par le boîtier (30), en sorte de définir au moins deux positions stables, au moins deux cibles et une contre-cible ou l'inverse étant prévu pour ce faire. 2- Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour diminution de la puissance de l'aimant permanent (2,3), on associe à chaque pôle dudit aimant permanent d'une pièce polaire (20,21...). 3- Commutateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ces pièces polaires (20,21...) sont jumelées et conformées pour former les contre-cibles. 4- Commutateur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les pièces polaires (20,21...) sont profilées pour accroître le flux du champ magnétique. 5- Commutateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les pièces polaires (21) ont une forme plane avec une extrémité libre de forme trapézoïdale. 6- Commutateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les cibles (12) ont une forme en U avec deux branches tournées vers les pièces polaires (21) et une extrémité libre de forme trapézoïdale. 7- Commutateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les pièces polaires (21,22...) ont une extrémité libre recourbée pour définition d'un entrefer entre lesdites extrémités libres. 8- Commutateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la cible (11) forme une patte avec une extrémité libre de forme trapézoïdale pénétrant entre les deux extrémités libres des pièces polaires (20). 9- Commutateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la cible (14) a une forme de barre avec une extrémité libre de forme trapézoïdale en regard des extrémités libres des pièces polaires (22). 10- Commutateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'aimant permanent (2) avec ses pièces polaires (20,21...) est porté par un moyeu (9) appartenant à une manette (5) montée à articulation dans un boîtier (30). 11- Commutateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'aimant permanent (2) avec ses pièces polaires (20,21...) est porté par la platine (42) d'un boîtier (30), tandis que les cibles (24) sont portées par une mollette (50) montée rotative dans le boîtier (30).