Brevet FR2751490A1 — publié le 19980123

i "Capteur tactile, notamment pour appareillage électrique" La présente invention concerne d'une manière générale les capteurs tactiles du genre comportant, sous une touche de commande à la disposition de l'usager, au moins un élément piézo-électrique, qui, par l'intermédiaire de la touche de commande, est sensible à toute action de poussée exercée sur celle-ci. Les capteurs tactiles de ce genre peuvent par exemple constituer l'organe de commande, ou organe d'entrée, de certains appareillages, et, notamment de certains appareillages électriques, tels que, par exemple, des interrupteurs, des commutateurs ou des variateurs. Ils peuvent également intervenir dans d'autres appareillages, tels que par exemple des claviers. Pour son raccordement au circuit électrique de commande qu'il pilote, ou, d'une manière plus générale, pour son raccordement à un quelconque circuit électrique, l'élément piézo-électrique est usuellement disposé entre deux électrodes métalliques. L'une des difficultés, dès lors, à surmonter, dans la réalisation des capteurs tactiles mettant en oeuvre un tel élément piézo-électrique, est d'assurer un maintien convenable de celui-ci tout en le laissant suffisamment libre pour qu'il puisse convenablement développer ses effets. Dans certaines réalisations, il est assuré un positionnement mécanique de cet élément piézo-électrique entre ses deux électrodes, en le disposant par exemple dans une cavité o il se trouve périphériquement dûment confiné. Mais les réalisations de ce type impliquent le plus souvent la mise en oeuvre d'un nombre non négligeable de pièces intermédiaires, au détriment du rendement, et, donc, de la sensibilité. Dans d'autres réalisations, les électrodes appartiennent à des films conducteurs entre lesquels l'élément piézo-électrique doit être inséré. Mais, dans la pratique, ces réalisations se heurtent à des difficultés d'industrialisation, qui conduisent le plus souvent à un encombrement important et/ou à un coût élevé pour l'ensemble. La présente invention vise plus particulièrement le cas o l'élément piézo-électrique est solidaire, par exemple par collage, d'une des électrodes, dite ci-après par simple commodité électrode supérieure, tandis que l'autre électrode, dite ci-après par simple commodité électrode inférieure, est solidaire d'un quelconque support, qui, par exemple, constitue le substrat d'un quelconque circuit imprimé. Elle a d'une manière générale pour objet une disposition qui, dans un tel cas, permet d'assurer de manière simple et efficace le maintien de l'élément piézo-électrique sans nuire à l'efficacité de celui-ci, et qui conduit en outre à d'autres avantages. De manière plus précise, elle a pour objet un capteur tactile du genre comportant, sous une touche de commande à la disposition de l'usager, au moins un élément piézo-électrique qui, par l'intermédiaire de la touche de commande, est sensible à toute action de poussée exercée sur celle- ci, et qui, pour son raccordement à un quelconque circuit électrique, est disposé en sandwich entre deux électrodes métalliques, à savoir une électrode dite ici électrode supérieure, dont il est solidaire, et une électrode, dite ici électrode inférieure, qui, elle, est solidaire d'un quelconque support, ce capteur tactile étant d'une manière générale caractérisé en ce que, pour le maintien de l'élément piézo-électrique vis-à-vis du support de l'électrode inférieure, l'électrode supérieure est assujettie à ce support par au moins un point de fixation. Il s'avère en effet, et les essais le confirment, que, contrairement aux idées usuellement revues en la matière eu égard à l'exigence d'une certaine liberté pour l'élément piézo- électrique, il est possible d'assurer une liaison positive entre l'électrode portant cet élément piézo-électrique et un support sans que cet élément piézo-électrique s'en trouve bridé de manière rédhibitoire pour son efficacité. Par exemple, le ou les points de fixation mis en oeuvre suivant l'invention peuvent avantageusement être de simples points de soudure, et cela est préférentiellement le cas lorsque le support de l'électrode inférieure forme le substrat d'un circuit imprimé. De tels points de soudure peuvent avantageusement assurer, non seulement le maintien mécanique de l'électrode supérieure par rapport au support, et, par cette électrode supérieure, celui de l'élément piézo-électrique, mais également la ou les connexions électriques auxquelles cette électrode supérieure doit satisfaire. Préférentiellement, également, le nombre de points de fixation mis en oeuvre est réduit. De ce point de vue, il s'avère, suivant l'invention, qu'un nombre de points de fixation limité à deux constitue un compromis particulièrement avantageux entre un maintien suffisant de l'élément piézo-électrique par rapport au support de l'électrode inférieure, et une liberté également suffisante de cet élément piézo- électrique pour qu'il puisse exercer à pleine efficacité ses effets. Il s'avère, de surcroît, que, si l'angle-au-centre sous-tendu par les points de fixation mis en oeuvre est égal à 90 par rapport au centre de l'élément piézo-électrique, la sensibilité obtenue est optimale. Grâce à cette sensibilité, et, donc, grâce à la disposition suivant l'invention, il est avantageusement possible de mettre en oeuvre, de manière économique, pour l'élément piézo-électrique, un élément piézo-électrique standard du commerce, et, de manière intéressante, pour le matériau constitutif de la touche de commande, un matériau noble, tel que par exemple le bois ou le verre, dont l'emploi, eu égard à sa relative fragilité, est normalement exclu pour une telle touche de commande. En effet, plutÈt qu'une réelle action de poussée, la touche de commande du capteur tactile suivant l'invention peut avantageusement se satisfaire d'un simple effleurement. Enfin, lorsque le support de l'électrode inférieure forme le substrat d'un circuit imprimé, dont cette électrode inférieure constitue d'ailleurs l'une des pistes conductrices, le circuit imprimé peut lui- même être avantageusement simple et l'ensemble relève alors d'une industrialisation particulièrement aisée. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexes sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un capteur tactile suivant l'invention; la figure 2 en est, à échelle supérieure, une vue partielle en coupe longitudinale, suivant la ligne II-II de la figure 3; la figure 3 en est, avec un arrachement local, une vue en perspective éclatée; la figure 4 est une vue en perspective éclatée de certains des constituants de ce capteur tactile; la figure 5 est, à échelle supérieure, une vue partielle en coupe transversale d'un de ces constituants, suivant la ligne V-V de la figure 4; la figure 6 est une vue en perspective éclatée qui, analogue à celle de la figure 4, se rapporte à un autre capteur tactile suivant l'invention. Ces figures illustrent, à titre d'exemple, l'application de l'invention à un capteur tactile 10 destiné au pilotage d'un variateur de lumière non représenté. De manière connue en soi, ce capteur tactile 10 comporte, globalement, sous une touche de commande 11 à la disposition de l'usager, au moins un élément piézo-électrique 12, qui, par l'intermédiaire de la touche de commande 11, est sensible à toute action de poussée, ou d'effleurement, exercée sur celle-ci, et qui, pour son raccordement à un quelconque circuit électrique 13, est disposé en sandwich entre deux électrodes 14, 16 métalliques, à savoir une électrode 14, dite ici par simple commodité électrode supérieure, dont il est solidaire, par exemple par collage, et une électrode 16, dite ici par simple commodité électrode inférieure, qui, elle, est solidaire d'un quelconque support 17. Dans les formes de réalisation, la touche de commande 11 a, en plan, un contour rectangulaire, et, tel que schématisé en traits interrompus sur la figure 1, elle est supposée intervenir au sein d'un logement 18 défini par un enjoliveur 19 qui, en forme de cadre, a, lui aussi, en plan, un contour rectangulaire. Par exemple, et tel que représenté, la touche de commande 11 est légèrement bombée, et elle présente, à sa périphérie, un bord tombé 20. Dans la forme de réalisation plus particulièrement représentée sur les figures 1 à 4, seul un élément piézo- électrique 12 est prévu. Il s'agit, pour l'essentiel, d'une pastille en céramique de contour circulaire. Soit O son centre et RI son rayon. Un tel élément piézo-électrique 12 étant bien connu par lui-même, et ne relevant pas en propre de la présente invention, il ne sera pas décrit en détail ici. L'électrode supérieure 14 qui porte cet élément piézo- électrique 12 déborde, au moins localement, de celui-ci, à sa périphérie. Dans les formes de réalisation représentées, cette électrode supérieure 14 se présente elle-même sous la forme d'une pastille de contour circulaire. Coaxiale de l'élément piézo-électrique 12, et de rayon R2 supérieur à celui R1 de celui-ci, elle déborde de cet élément piézo-électrique 12 en tout point de sa périphérie. Dans les formes de réalisation représentées, l'élément piézo-électrique 12 porte également, en sous-face, par exemple par collage, une électrode 16'. Comme l'électrode supérieure 14, cette électrode 16', se présente sous la forme d'une pastille de contour circulaire. Dans les formes de réalisation représentées, son rayon R3 est inférieur à celui Ri de l'élément piézo-électrique 12. Elle est donc en tout point en retrait par rapport à celui-ci, ce qui évite toute interférence avec l'électrode supérieure 14. Avec les électrodes 14 et 16' qui l'encadrent, l'élément piézo- électrique forme un sous ensemble unitaire E. Suivant l'invention, pour le maintien de l'élément piézo-électrique 12 vis-à-vis du support 17 de l'électrode inférieure 16, l'électrode supérieure 14 est assujettie à ce support 17 par au moins un point de fixation 21. Dans les formes de réalisation représentées, le support 17 forme le substrat d'un circuit imprimé 22, dont des pistes conductrices forment le circuit électrique 13, et le point de fixation 21 est un point de soudure, et, plus précisément, un point de soudure intervenant entre l'électrode supérieure 14 et une piste conductrice 23 de ce circuit imprimé 22 appartenant au circuit électrique 13. Le point de fixation 21 constitue alors aussi avantageusement par lui-même un point de connexion électrique. Par exemple, et tel que représenté, le point de fixation 21 intervient à la périphérie même de l'électrode supérieure 14, et, pour l'accrochage de la soudure correspondante, la piste conductrice 23 comporte, localement, en correspondance, si désiré, ainsi qu'il est mieux visible sur la figure 4, un élargissement 24. Mais cet élargissement 24, qui a pour but de faciliter le contrôle des distances à respecter, n'est pas obligatoire. Préférentiellement, et tel que représenté, il y a, à distance l'un de l'autre, deux points de fixation 21, qui, de même type, sont chacun formés par un point de soudure. Plus précisément, encore, il n'y a, préférentiel- lement, que deux points de fixation 21, et, par rapport au centre O de l'élément piézo-électrique 12, l'angle-au-centre A sous-tendu par ces deux points de fixation 21 est préférentiellement égal à 90 , figure 3. Abstraction faite de cet angle-au-centre A, l'implantation des deux points de fixation 21 autour du centre O de l'élément piézo-électrique 12 est indifférente. Dans la forme de réalisation représentée, ces deux points de fixation 21 ont en commun la piste conductrice 23 sur le support 17, cette piste conductrice 23 comportant, localement, en correspondance, à distance l'un de l'autre, deux élargissements 24. Dans les formes de réalisation représentées, l'électrode inférieure 16 est elle aussi formée par une piste conductrice du circuit imprimé 22 appartenant au circuit électrique 13. Elle a, par exemple, et comme représenté, un contour circulaire, et coaxiale de l'électrode supérieure 14, son rayon R3 est, par exemple, sensiblement égal à celui de l'électrode 16'. Par les points de fixation 21, et par la piste conductrice 23, l'électrode supérieure 14 est reliée à une première borne de connexion 25A. Par une piste conductrice 26, l'électrode inférieure 16, avec laquelle l'électrode 16' est en contact électrique par appui, est reliée à une deuxième borne de connexion 25B, voisine de la borne de connexion 25A. Dans la forme de réalisation représentée, il est prévu, entre la touche de commande 11 et l'électrode supérieure 14, pour focaliser sur cette électrode supérieure 14, et, donc, sur l'élément piézo-électrique 12, tout effort de poussée, ou d'effleurement, exercé sur la touche de commande 11, même lorsque cet effort de poussée ou d'effleurement est excentré, une entretoise 28. Cette entretoise 28, qui est par exemple solidarisée par collage à la touche de commande 11, mais qui peut également être d'un seul tenant avec cette touche de commande 11, en venant par exemple de moulage avec celle-ci, est globalement cylindrique, et, coaxiale de l'élément piézoélectrique 12 et des électrodes supérieure 14 et inférieure 16, elle a une section transversale circulaire dont le rayon R4 est du même ordre de grandeur que celui R1 de l'élément piézo-électrique 12. Par exemple, et tel que représenté, ce rayon R4 est inférieur au rayon Rl de l'élément piézo-électrique 12 tout en étant légèrement supérieur à celui R3 de l'électrode 16' et de l'électrode inférieure 16. Quoi qu'il en soit, la surface de la section transversale de l'entretoise 28 est très largement inférieure à la surface de la touche de commande 11. Formant le substrat du circuit imprimé 22, le support 17 se présente, en pratique, sous la forme d'une plaquette de contour rectangulaire complémentaire de celui de la touche de commande 11. Par emboîtement, il est engagé dans le bord tombé 20 de cette touche de commande 11, jusqu'à appui contre des ergots, non visibles sur les figures, qui, venus par exemple de la touche de commande 11, d'un seul tenant avec celle-ci, assurent, d'une part, le positionnement de ce support 11 par rapport à la touche de commande 11, et, d'autre part, sa solidarisation à celle-ci, et la hauteur de l'entretoise 28 est établie en conséquence. Le capteur tactile 10 suivant l'invention peut ainsi avantageusement se présenter sous la forme d'un ensemble unitaire. Son raccordement avec le variateur à piloter se fait par des conducteurs électriques 29A, 29B reliés aux bornes de sortie 25A, 25B à la faveur chacun d'une traversée du support 17. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 5, qui concerne également le pilotage d'un variateur, plusieurs éléments piézo-électriques 12 sont prévus, en étant par exemple chacun individuellement affectés à des fonctions différentes. Les dispositions correspondantes ne relevant pas de la présente invention, elles ne seront pas décrites ici. Mais, ainsi qu'on le notera, aux électrodes supérieures 14 des divers éléments piézo-électriques 12 mis en oeuvre correspond une même piste conductrice 23 sur le support 17. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais englobe toute variante d'exécution et/ou de combinaison de leurs divers éléments, notamment en ce qui concerne le contour des diverses électrodes mises en oeuvre. En particulier, lorsque, comme décrit et représenté, l'élément piézoélectrique porte en sous-face une électrode, le contour de l'électrode inférieure peut être quelconque et se réduire par exemple à un tronçon de piste conductrice droit. En outre, le ou les points de fixation de l'électrode portant l'élément piézo-électrique peuvent être des points de colle, notamment lorsque le raccordement de cette électrode au circuit électrique à desservir se fait par un fil conducteur flottant. REVENDICATIONS 1. Capteur tactile, du genre comportant, sous une touche de commande (11) à la disposition de l'usager, au moins un élément piézo-électrique (12), qui, par l'intermédiaire de la touche de commande (11), est sensible à toute action de poussée exercée sur celle-ci, et qui, pour son raccordement à un quelconque circuit électrique (13), est disposé en sandwich entre deux électrodes métalliques (14, 16), à savoir une électrode (14), dite ici par simple commodité électrode supérieure, dont il est solidaire, et une électrode (16), dite ici par simple commodité électrode inférieure, qui, elle, est solidaire d'un quelconque support (17), caractérisé en ce que, pour le maintien de l'élément piézoélectrique (12) vis-à-vis du support (17) de l'électrode inférieure (16), l'électrode supérieure (14) est assujettie à ce support (17) par au moins un point de fixation (21). 2. Capteur tactile suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le point de fixation (21) est un point de soudure. 3. Capteur tactile suivant la revendication 2, caractérisé en ce que, étant un point de soudure, le point de fixation (21) constitue aussi par lui-même un point de connexion électrique. 4. Capteur tactile suivant l'une quelconque des revendications 2, 3 caractérisé en ce que, le support (17) formant le substrat d'un circuit imprimé (22), le point de fixation (21) est un point de soudure intervenant entre l'électrode supérieure (14) et une piste conductrice (23) de ce circuit imprimé (22). 5. Capteur tactile suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'électrode inférieure (16) est elle aussi formée par une piste conductrice du circuit imprimé (22). 6. Capteur tactile suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le point de fixation (21) intervient à la périphérie de l'électrode supérieure (14). 7. Capteur tactile suivant l'une quelconque des il revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il y a deux points de fixation (21). 8. Capteur tactile suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il n'y a que deux points de fixation (21). 9. Capteur tactile suivant l'une quelconque des revendications 7, 8, caractérisé en ce que, par rapport au centre (0) de l'élément piézo-électrique (12), l'angle-au- centre (A) sous-tendu par les deux points de fixation (21) est égal à 90 . 10. Capteur tactile suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'élément piézo- électrique (12) porte en sous-face une électrode (16') qui par appui, est en contact électrique, avec l'électrode inférieure (16). 11. Capteur tactile suivant l'une quelconque des revendications i à 10, caractérisé en ce que l'électrode supérieure (14) déborde au moins localement de l'élément piézo- électrique (12) à sa périphérie. 12. Capteur tactile suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que, entre la touche de commande (11) et l'électrode supérieure (14), il est prévu une entretoise (28). 13. Capteur tactile suivant la revendication 12, caractérisé en ce que la surface de la section transversale de l'entretoise (28) est très largement inférieure à la surface de la touche de commande (11).