Brevet FR2712414A1 — publié le 19950519

La présente invention concerne un commutateur électrique. L'invention concerne plus particulièrement un commutateur de détection de la présence d'une carte dans un dispositif de lecture des informations contenues dans la carte, notamment d'une carte à mémoire électronique, du type comportant un organe de déclenchement du commuta- teur avec lequel coopère le bord transversal antérieur de la carte perpendiculaire à la direction d'introduction de la carte. Le document FR-A-2.607.291 décrit et représente un connecteur électrique pour carte à mémoire électronique du type comportant un micro-contact électrique de détection de position de la carte constitué par une lame de détection déformable élastiquement dont une extrémité libre coopère avec le bord transversal antérieur de la carte qui la déforme élastiquement pour provoquer l'ouverture ou la fermeture du contact électrique en fonction de la position de la carte par rapport à un cadre support portant la lame de détection et portant des lames de contact d'un connecteur de raccordement électri- que avec les pistes conductrices d'une carte. Une telle conception d'un commutateur électrique de détection de la présence d'une carte présente plusieurs inconvénients. Premièrement, pour sa réalisation, elle nécessite d'intégrer le microcontact au connecteur du dispositif de lecture de carte et le microcontact ne peut pas faire l'objet d'un sous-ensemble indépendant pouvant être intégré directement au boîtier du dispositif de lecture de carte. Deuxièmement, en position introduite de la carte correspondant à la position de lecture des informations contenues dans la carte, la lame déformable élastiquement du commutateur exerce en permanence sur la carte un effort de répulsion qui sollicite la carte à l'encontre de sa direction d'introduction, la valeur de l'effort de répulsion croissant sensiblement proportionnellement avec la valeur de la course d'introduction de la carte dans le dispositif de lecture, la force de répulsion augmen- tant de plus au-delà de la position de déclenchement du micro-contact si la carte effectue une course supplémen- taire avant d'atteindre une butée fixe de fin de course d'introduction. Troisièmement, cette conception ne permet pas de disposer de course supplémentaire importante au-delà de la position de déclenchement du micro-contact car une course supplémentaire trop importante risquerait de détériorer la lame déformable élastiquement et d'affecter la sensibilité du micro-contact. Enfin, il est nécessaire que la sensibilité du commutateur, compte-tenu de son agencement dans un dispositif de lecture de cartes, soit suffisante pour être compatible avec le diagramme de connexion des cartes à micro-circuit qui impose que le commutateur change d'état lors de l'introduction d'une carte après l'éta- blissement du contact électrique avec la dernière piste conductrice de la carte, et qu'il change à nouveau d'état lors de l'extraction de la carte avant l'interruption du contact électrique avec la première piste conductrice de la carte. Afin de remédier à ces inconvénients, il a déjà été proposé dans le document FR-A-2665027 une conception selon laquelle le bord transversal antérieur de la carte coopère avec un levier qui s'étend dans un plan sensible- ment parallèle au plan de la carte et dont une extrémité coopère avec un organe de déclenchement d'un commutateur agencé sous la carte. Cette conception permet de suppri- mer l'effort de répulsion en position introduite de la carte et d'admettre une course supplémentaire importante mais le levier est un composant complexe à réaliser et qui nécessite de plus son intégration au cadre du connecteur du dispositif de lecture de la carte. La présente invention a pour but de proposer une nouvelle conception d'un commutateur électrique pour la détection de la détection de la présence d'une carte à mémoire électronique qui permet de remédier aux inconvé- nients mentionnés précédemment. Dans ce but, l'invention propose un commutateur du type mentionné précédemment, caractérisé en ce que l'organe de déclenchement est un poussoir qui est monté coulissant dans un boîtier de commutateur selon une direction sensiblement parallèle à la direction d'intro- duction de la carte et qui est rappelé élastiquement vers une position stable de repos par des moyens élastiques de rappel dont la valeur de la force de rappel diminue lorsque la course d'actionnement du poussoir dépasse une valeur prédéterminée correspondant au déclenchement du commutateur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - les moyens de rappel élastique comportent au moins un ressort de rappel disposé entre le poussoir et le boîtier du commutateur et qui sollicite le poussoir vers sa position stable de repos; - le ressort de rappel est un ressort hélicoïdal cambré disposé à l'intérieur du boîtier et qui s'étend selon une direction transversale sensiblement perpendicu- laire à la direction de déplacement du poussoir dont une extrémité de déclenchement coopére avec la partie centrale convexe du ressort cambré; chacune des extrémités opposées du ressort est reçue dans un logement dont l'axe est incliné par rapport à la direction de déplacement du poussoir de façon à conférer au ressort une cambrure stable au repos dont la convexité est tournée vers l'extrémité de déclenchement du poussoir; - le commutateur comporte un élément de contact mobile qui est lié au poussoir et qui coopère avec au moins un élément de contact fixe porté par le boîtier du commutateur; - le contact mobile comporte au moins une lame de contact déformable élastiquement dont une extrémité libre coopère avec l'élément de contact fixe et qui, dans la position de repos du poussoir, exerce une force élastique sur le poussoir; - la lame de contact s'étend selon une direction sensiblement parallèle à la direction de coulissement du poussoir et son extrémité libre coopère avec une rampe formée sur le contact fixe qui est inclinée par rapport à la direction de déplacement du poussoir; - dans la position de repos du poussoir, l'extré- mité libre de la lame de contact déformable élastiquement est en contact électrique avec l'élément de contact fixe de manière à appliquer au poussoir une force élastique opposée à celle qui lui est appliquée par le ressort de rappel; - le commutateur présente une symétrie de concep- tion par rapport à un plan médian passant par l'axe de déplacement du poussoir; - le contact mobile comporte deux lames de contact déformables élastiquement agencées symétriquement de part et d'autre du corps du poussoir. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront à la lecture de la description détail- lée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - La figure 1 est une vue schématique en perspec- tive illustrant un premier mode de réalisation d'un commutateur réalisé conformément aux enseignements de l'invention dont le poussoir coopère avec le bord antérieur d'une carte à mémoire électronique; - la figure 2 est une vue en perspective éclatée du commutateur illustré à la figure 1; - la figure 3 est une vue éclatée et en section partielle par un plan vertical médian du commutateur illustré aux figures 1 et 2; - les figures 4A et 4B sont deux schémas illustrant les positions relatives du contact mobile par rapport aux éléments de contact fixes pour les deux positions princi- pales de fonctionnement du commutateur; - la figure 5 est un diagramme force-course illustrant notamment la valeur de l'effort de rappel élastique appliqué au poussoir en fonction de la course de déplacement de ce dernier; et - la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 1 illustrant un second mode de réalisation d'un commutateur réalisé conformément aux enseignements de l'invention. On a représenté sur les figures un commutateur électrique 10 qui est prévu pour être intégré dans un dispositif (non représenté) de lecture des informations contenues dans une carte à mémoire électronique C. Le commutateur 10 est constitué pour l'essentiel par un boîtier de commutateur 12 à l'intérieur duquel est monté coulissant un poussoir 14 qui est susceptible de se déplacer dans les deux sens parallèlement à la direction I d'introduction de la carte C dont le bord transversal antérieur 16 coopère avec une extrémité d'actionnement 18 du poussoir 14 qui fait saillie à l'extérieur du boîtier 12. Le boîtier 12 est une pièce moulée en matière plastique isolante qui comporte un logement central 22 qui reçoit notamment le poussoir 14. Le poussoir 14 comporte un corps allongé 24 dont la face inférieure 26, en considérant la figure 3, comporte deux bossages 28 qui sont reçus en coulissement dans une rainure 30 formée dans le fond 32 du logement 22 et dont les extrémités axiales opposées 34 et 36 constituent les butées mécaniques de fin de course du poussoir 14. L'extrémité d'entraînement 18 du poussoir 14 fait saillie hors du logement 22 par une fenêtre 38 formée dans la face transversale de ce dernier tourné vers le bord antérieur 16 de la carte C. L'autre extrémité 40 du poussoir, appelée par la suite extrémité de déclenchement et qui est opposée à l'extrémité d'actionnement 18, présente un profil arrondi qui coopére avec la partie centrale cambrée et convexe en vis-à-vis 42 d'un ressort hélicoïdal 44 qui est disposé dans le boîtier 12 selon une direction transver- sale sensiblement perpendiculaire à la direction de coulissement du poussoir 14, comme celà est illustré en silhouette sur la figure 2. Chacune des extrémités opposées 46 du ressort 14 est reçue dans un logement latéral 48 qui prolonge le logement 22 du boîtier 12 de manière que, au repos, le ressort 44 occupe sa position stable cambrée illustrée notamment à la figure 3. A l'opposé de l'extrémité 40 du poussoir 14, le logement 22 comporte un évidement 49 dans lequel est susceptible de se déformer la partie centrale cambrée 42 du ressort 44 lorsque l'extrémité 40 du poussoir 14 agit sur celle-ci. Le corps du boîtier 12 porte deux éléments de contact électrique fixes 50 et 52 qui sont agencés latéralement de part et d'autre du corps 24 du poussoir 14. Chaque élément de contact fixe 50, 52 est réalisé sous la forme d'une lame métallique pliée dont les extrémités libres 54 et 56 font saillie hors du boîtier 12 pour constituer des bornes de raccordement et de fixation par soudage sur une plaque à circuit imprimé (non représentée) pour permettre le montage du commuta- teur selon la technique du report à plat des composants. Chaque élément de contact fixe 50, 52 comporte une patte de contact 58, 60 disposée à l'intérieur du logement 22 et qui est inclinée par rapport à la direc- tion de déplacement du poussoir 14 pour constituer une rampe dont la fonction sera expliquée par la suite. Les éléments de contact fixes 50 et 52 sont en partie noyés dans le corps surmouléen matière plastique 12 du commutateur. Le commutateur comporte un élément de contact mobile 62 qui se présente sous la forme d'un chariot fixé à la face inférieure 26 du corps 24 du poussoir. A cet effet, l'élément de contact mobile 62 comporte une plaque principale horizontale 64 qui comporte deux trous 66 de section sensiblement rectangu- laire qui sont traversés par les bossages 28 du poussoir 14 pour lier le contact mobile 62 en translation avec le poussoir 14. Le contact mobile 62 comporte également deux lames de contact électrique déformables élastiquement 68 et 70 qui s'étendent chacune sensiblement dans un plan vertical perpendiculaire au plan de la plaque de fixation 64 et dont chacune est réalisée sous la forme d'une poutre déformable élastiquement. Chaque lame de contact 68, 70 est reliée par une extrémité 72, 74 à la plaque 64 et s'étend longitudinale- ment, c'est-à-dire parallèlement à la direction princi- pale du corps 24 du poussoir 14, pour se terminer par une extrémité libre de contact 76, 78 légèrement incurvée vers l'intérieur qui est susceptible de coopérer avec une patte de contact formant rampe 58, 60 respectivement des éléments de contact fixes 50 et 52. Le boîtier 12 du commutateur dont la face supé- rieure est ouverte est fermé par un couvercle 80 en métal qui constitue une cage emboîtée élastiquement sur des ergots 82 formés sur les faces latérales et transversale arrière du boîtier 12 et qui sont reçues dans des fenêtres 83 formées dans des pattes 84 du couvercle métallique 80 rabattues verticalement vers le bas. La patte arrière 84, à gauche en considérant la figure 3, se prolonge par une borne 86 permettant de compléter les moyens de fixation par soudage du commuta- teur 10 sur une plaque à circuit imprimé et de relier le couvercle 80 au circuit de masse de manière qu'il constitue une protection contre les perturbations électrostatiques. Le commutateur illustré sur les figures 1 à 5 est un commutateur qui est en position normalement fermée, c'est-à-dire que, en position de repos du poussoir 14 qui est sollicité par le ressort 44 et dans laquelle un des bossages 28 est en appui contre l'extrémité axiale 34 de la rainure 30, le contact électrique entre les éléments de contact fixes 50 et 52 est établi par le contact mobile 62. Comme cela est illustré à la figure 4A, les lames élastiques déformables 68 et 70 sont alors dans une position précontrainte contre les pattes formant rampes 58 et 60 des éléments de contact fixes 50 et 52 et appli- quent ainsi à l'élément de contact mobile 62, et donc au poussoir 14, un effort élastique tendant à le solliciter dans le sens de l'ouverture du contact et à l'encontre de l'effort de rappel qui lui est appliqué par le ressort cambré 44. On décrira maintenant le mode de fonctionnement du commutateur de détection de présence d'une carte en se reportant notamment aux figures 4A, 4B et 5. Sur la figure 5, on a représenté un premier diagramme D1 illustrant la valeur de l'effort élastique de rappel appliqué au poussoir 14 par le ressort cambré 44 en fonction de la course de déplacement du poussoir 14 entre sa position de repos CO, la position Cl de déclenchement du commutateur, c'est-à-dire la position d'ouverte du contact électrique, et la position de fin de course C2. Le second diagramme D2 représente la valeur de l'effort élastique appliquée au poussoir 14 par les lames déformables 68 et 70 du contact mobile 62 entre la position de repos du poussoir et la position d'ouverture du contact Cl dans laquelle les lames 68 et 70 ne sont plus précontraintes par les pattes 58 et 60 et n'appli- quent plus aucun effort élastique au poussoir 14. Enfin, le diagramme D3 est le diagramme résultant correspondant à la somme des diagrammes D1 et D2 qui illustre la valeur de l'effort élastique de rappel résultant appliquée au poussoir 14 en fonction de la course de déplacement de ce dernier par rapport au boîtier 12 entre les positions CO et C2. Comme on peut le voir sur la figure 5, la valeur de l'effort résultant de rappel du poussoir 14 est initiale- ment pratiquement nulle puis passe par un maximum Fmax correspondant sensiblement à la position de déclenchement Cl du commutateur 10, puis décroît rapidement pour atteindre une valeur résiduelle de seuil inférieur Fmin qui correspond à la valeur résiduelle de la force de répulsion appliquée par le commutateur 10 à la carte C après l'introduction de la carte. Cette force résiduelle de répulsion peut être particulièrement faible et sa valeur est parfaitement maîtrisée par le choix du ressort cambré 44. Du fait de l'ouverture du contact électrique au- delà de la position de déclenchement Cl et de la possibi- lité de déformer de manière importante la partie centrale cambrée 42 du ressort 44 dans l'évidement 49, il est possible de disposer d'une course supplémentaire impor- tante C1 - C2 au-delà de la position de déclenchement C1 sans accroître la force résiduelle de répulsion Fmin appliquée à la carte. Lorsque l'utilisateur retire la carte C, le ressort 44 reprend sa position cambrée de repos en accroissant progressivement la valeur de l'effort de rappel qu'il applique au poussoir 14 en approchant de la position de commutation correspondant alors à l'établissement du contact électrique entre les contacts fixes 50 et 52. La venue en contact des extrémités 76 et 78 des lames déformables élastiquement 66 et 70 avec les rampes 58 et 60 des éléments de contact fixes 50 et 52 provoque à nouveau la création d'un effort élastique opposé qui aboutit à un effort résultant quasiment nul appliqué au poussoir dans sa position de repos CO. Dans la variante de réalisation illustrée sur la figure 6, le poussoir 14 comporte une patte de déclenche- ment 88 qui fait saillie verticalement à travers une lumière longitudinale 90 du couvercle 80 du commutateur de manière à permettre l'agencement de ce dernier sous le plan de la carte et à provoquer l'actionnement du poussoir 14 par la coopération du bord antérieur 16 de la carte C avec la patte 88 du poussoir. La conception selon l'invention est particulière- ment avantageuse en ce qu'elle permet de réaliser un commutateur de présence d'une carte de très petites dimensions dont la longueur totale est d'environ 7 mm et l'épaisseur est de 1,5 mm avec une course de déclenche- ment Cl = 0,3 mm, une course totale C2 = 1,3 mm et une force résiduelle de répulsion Fmin de machine. REVENDICATIONS 1. Commutateur (10) de détection de la présence d'une carte (C) dans un dispositif de lecture des informations contenues dans la carte (C), notamment d'une carte à mémoire électronique, du type comportant un organe de déclenchement (14) du commutateur (10) avec lequel coopère le bord transversal antérieur (16) de la carte (C) perpendiculaire à la direction (I) d'introduc- tion de la carte, caractérisé en ce que l'organe de déclenchement (14) est un poussoir qui est monté coulis- sant dans un boîtier de commutateur (12) selon une direction sensiblement parallèle à la direction (I) d'introduction de la carte (C) et qui est rappelé élastiquement vers une position stable de repos par des moyens élastiques de rappel (44,62) dont la valeur de la force de rappel diminue lorsque la course d'actionnement (C) du poussoir dépasse une valeur prédéterminée (Cl) correspondant au déclenchement du commutateur (10). 2. Commutateur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les moyens de rappel élastique comportent au moins un ressort de rappel (44) disposé entre le poussoir (14) et le boîtier du commutateur (12) et qui sollicite le poussoir (14) vers sa position stable de repos. 3. Commutateur selon la revendication 2, caracté- risé en ce que le ressort de rappel est un ressort hélicoïdal cambré (44) disposé à l'intérieur du boîtier (12) et qui s'étend selon une direction transversale sensiblement perpendiculaire à la direction de déplace- ment du poussoir (14) dont une extrémité de déclenchement (40) coopère avec la partie centrale convexe (42) du ressort cambré (44). 4. Commutateur selon la revendication 3, caracté- risé en ce que chacune des extrémités (46) du ressort (44) est reçue dans un logement (48) dont l'axe est incliné par rapport à la direction de déplacement du poussoir (14) de façon à conférer au ressort (44) une cambrure stable au repos dont la convexité (42) est tournée vers l'extrémité de déclenchement du poussoir (14). 5. Commutateur selon l'une quelconque des revendi- cations 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de contact mobile (62) qui est lié en translation au poussoir (14) et qui coopère avec au moins un élément de contact fixe (50, 52) porté par le boîtier (12) du commutateur (10). 6. Commutateur selon la revendication 5, caracté- risé en ce que le contact mobile (62) comporte au moins une lame de contact déformable élastiquement (68, 70) dont une extrémité libre (76, 78) coopère avec l'élément de contact fixe (50, 52) et qui, dans la position de repos du poussoir, exerce une force élastique sur le poussoir (14). 7. Commutateur selon la revendication 6, caracté- risé en ce que la lame de contact (68, 70) s'étend selon une direction sensiblement parallèle à la direction de coulissement du poussoir (14) et en ce que son extrémité libre (76, 78) coopère avec une rampe (58, 60) formée sur le contact fixe (50, 52) qui est inclinée par rapport à la direction de déplacement du poussoir (14). 8. Commutateur selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que, dans la position de repos du poussoir, l'extrémité libre (76, 78) de la lame de contact déformable élastiquement (68, 70) est en contact électrique avec l'élément de contact fixe (50, 52) de manière à appliquer au poussoir (14) une force élastique opposée à celle qui lui est appliquée par le ressort de rappel (44). 9. Commutateur selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une symétrie de conception par rapport à un plan médian passant par l'axe de déplacement du poussoir (14). 10. Commutateur selon la revendication 9 prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le contact mobile (62) comporte deux lames de contact déformables élastiquement (68, 70) agencées symétriquement de part et d'autre du corps (24) du poussoir (14).