Brevet FR2764106A1 — publié le 19981204

Commutateur rotatif compact Dour tableau de commande L'invention concerne un dispositif de commutation, notamment pour tableau de commande de chauffage/ventilation ou de climatisation de véhicule, comprenant un rotor propre à occuper au moins deux positions angulaires stables autour d'un premier axe, définies par des moyens de crantage, le rotor étant muni d'un organe de contact qui vient sélective- ment en contact électrique, selon la position angulaire du rotor, avec des plages conductrices s'étendant sur une première face d'une plaquette de circuit imprimé pour définir un circuit électrique de configuration variable. Un tel dispositif de commutation est utilisable en particu- lier pour alimenter un moteur électrique sous différentes tensions, par exemple pour faire tourner un ventilateur à des vitesses différentes. Ainsi, l'organe de contact peut présenter un premier plot de contact en contact permanent avec une plage conductrice primaire reliée à une borne d'une source de courant électrique, et un second plot de contact qui vient en contact, selon la position du rotor, avec différentes plages secondaires reliées à une borne d'entrée du moteur par l'intermédiaire de résistances de valeurs différentes. Le second plot peut en outre, pour une position neutre du rotor, être également en contact avec la plage primaire, ou n'être en contact avec aucune plage conductrice, de manière à interrompre l'alimentation du moteur. Dans le cas d'un tableau de commande, le rotor est générale- ment lié en rotation à un bouton de manoeuvre rotatif monté sur la façade du tableau de commande de manière à être manoeuvré par un utilisateur. Le crantage sert à éviter que le rotor se maintienne dans des positions intermédiaires dans lesquelles la configuration du circuit électrique serait mal définie, et/ou un arc électrique pourrait se produire entre le second plot de contact et une plage conductrice proche de celui-ci. Dans les dispositifs de commutation connus de ce genre, le rotor est monté et guidé en rotation dans une ouverture de la plaquette de circuit imprimé. Les matériaux constitutifs des plaquettes de circuit imprimé ayant des propriétés abrasives, il en résulte une usure rapide des parties du rotor en contact avec la plaquette, et un manque de précision mécani- que du dispositif. De plus, le crantage est assuré entre le rotor et un élément fixe du boîtier contenant la plaquette de circuit imprimé, relativement éloigné de la plaquette et de l'organe de contact. Il en résulte un encombrement excessif du dispositif, ainsi qu'une aggravation de l'imprécision des positions stables du rotor. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients, et de fournir un dispositif de commutation compact et mécanique- ment précis. L'invention vise notamment un dispositif du genre défini en introduction, et prévoit que le rotor est guidé en rotation par un stator fixé sur la plaquette et disposé en regard de ladite première face, et que les moyens de crantage appar- tiennent pour partie au rotor et pour le complément au stator. Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémen- taires ou alternatives, sont énoncées ci-après: - Le rotor comprend un support auquel l'organe de contact est relié avec une élasticité axiale de telle sorte que l'organe de contact et le support sont sollicités selon le premier axe vers la plaquette et vers le stator respectivement. - Le support présente un tourillon qui s'engage avec jeu dans un trou de la plaquette. - Ledit support et le stator sont chacun une pièce en matière plastique moulée. - Le support est en polyamide renforcé par des fibres de verre. - Le stator est en polyoxyméthylène. - L'organe de contact est monté sur le support de manière à pivoter autour d'un second axe perpendiculaire au premier axe, avec un jeu dans la direction de ce dernier, et présente deux bras s'étendant à l'opposé l'un de l'autre par rapport au second axe, munis de plots de contact respectifs propres à venir en contact, dans lesdites positions stables, chacun avec une plage conductrice, ladite élasticité axiale étant fournie par un ressort comportant deux branches qui s'ap- puient respectivement sur les deux bras. - Les moyens de crantage comprennent un organe d'arrêt appartenant au rotor ou au stator et sollicité élastiquement de manière à s'engager dans différents évidements du stator ou du rotor pour définir lesdites positions stables. - L'organe d'arrêt est sollicité élastiquement dans une direction parallèle audit premier axe. - L'organe d'arrêt appartient au rotor et coopère avec une denture en arc de cercle ménagée dans une paroi du stator faisant face à la plaquette. - Le stator s'appuie sur la première face de la plaquette et présente des appendices traversant celle-ci et rabattus sur la face opposée de la plaquette pour immobiliser le stator par sertissage ou rivetage. L'invention a également pour objet un tableau de commande, notamment pour installation de chauffage/ventilation ou de climatisation de véhicule, comprenant un boîtier dans lequel est montée une plaquette de circuit imprimé équipée d'au moins un dispositif de commutation tel que défini ci-dessus, associé à au moins une plage conductrice et dont le rotor est lié en rotation à un organe de manoeuvre accessible de l'extérieur du boîtier. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif selon l'invention monté sur une plaquette de circuit imprimé et destiné à un tableau de commande de chauffage/ventilation ou de climatisation de véhicule automobile; - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1, montrant partiellement la façade du tableau de commande et un bouton de manoeuvre pour le dispositif de commutation; et la figure 3 est une vue partielle de la face interne du stator du dispositif. Les figures i et 2 montrent un dispositif de commutation 1 monté sur une plaquette de circuit imprimé 2, elle-même logée dans le boîtier d'un tableau de commande de chauffage/venti- lation ou de climatisation de véhicule automobile. La figure 2 montre schématiquement la façade 3 de ce boîtier, qui s'étend parallèlement à la plaquette 2, et un bouton de manoeuvre rotatif 4 pour le dispositif 1, disposé en regard de la face extérieure de la façade de manière à être manoeu- vré par un utilisateur. Le dispositif 1 comprend, selon l'invention, un stator 5 sous forme d'une pièce moulée en polyoxyméthylène, disposé dans le boîtier entre la plaquette 2 et la façade 3. Le stator 5 présente un manchon cylindrique 6 dont l'axe A1 est perpendi- culaire au plan de la plaquette 2, à partir duquel un fond 7 s'étend radialement vers l'extérieur. Sur une partie du périmètre du stator, des pieds 8 s'étendent axialement du bord périphérique du fond 7 jusqu'à la face 9, tournée vers la façade 3, de la plaquette 2, de manière à s'appuyer sur cette face. En certains endroits, les pieds 8 se prolongent axialement par des picots 10 qui traversent des trous ménagés dans la plaquette 2 et sont aplatis à chaud pour former des têtes de rivets 11 sur la face opposée de la plaquette de manière à immobiliser le stator par rapport à celle-ci. Le manchon cylindrique 6 sert de palier pour une région cylin- drique de révolution 12 d'une tige 13 appartenant à un support de rotor 14 moulé en polyamide renforcé par des fibres de verre. La région 15 de la tige 13 située au-dessus de la région 12 sur les figures i et 2, c'est-à-dire à l'opposé de la plaquette 2, présente des cannelures axiales de manière à coopérer avec le bouton 4, qui est enfilé sur l'extrémité libre de la tige, pour assurer la solidarisation en rotation du bouton et du support 14. Au-dessous de la région 12 et du manchon 6, le support 14 présente une région 16 en forme de disque, située en regard de la face interne du fond 7 du stator 5. La tige 13 fait saillie vers le bas au- delà du disque 16, et son extrémité inférieure 17, de diamètre plus petit que la région 12, traverse avec jeu un trou 18 de la plaquette 2. Le disque 16 est traversé par un manchon cylindrique 19, dont l'axe est parallèle à l'axe A1, fermé par un fond 20 à son extrémité inférieure et ouvert à son extrémité supérieure. Une pièce rapportée 21 en forme de capuchon ouvert vers le bas peut coulisser axialement dans le manchon 19 en étant sollicitée vers le haut par un ressort hélicoïdal 22 qui prend appui sur le fond 20. L'extrémité supérieure du manchon 19 est logée dans une cavité 23 du stator délimitée par une région 24, décalée vers le haut, du fond 7, cette cavité s'étendant sur une demi-couronne circulaire autour de l'axe A1. La paroi supérieure 25 de la cavité 23, comme représenté sur la figure 3 en vue de dessous, est divisée en six éléments de surface égaux 26 par des lignes radiales 27 formant entre elles, et avec les extrémités circonférentielles 28 de la cavité, des angles de 30 . Chacune des lignes 27, 28 représente le fond d'un sillon, et chaque élément de surface 26 est bombé en direc- tion de la plaquette de circuit imprimé 2. Sur la face supérieure 9 de la plaquette 2 sont disposées, de manière connue, des lames métalliques serties définissant des plages conductrices. Plus particulièrement, les figures i et 2 montrent une plage primaire 30 entourant de manière annulaire la tige 13, et une plage secondaire 31. Par l'intermédiaire d'un connecteur non représenté, monté sur la plaquette 2 et auquel elles sont raccordées, la lame 30 peut être reliée à une borne d'une source d'alimentation électri- que, et la lame 31, ainsi que d'autres plages secondaires non visibles, à une borne d'entrée d'un moteur électrique, à travers des résistances de différentes valeurs. Le rotor comporte une plaque métallique rigide 32, présentant un trou allongé 33 pour le passage de la tige 13 et du manchon 19, et interposée dans la direction de l'axe A1 entre les lames 30, 31 et le disque 16. La plaque 32 présente deux pattes 34 repliées vers le haut pour venir en regard de deux bords opposés 35 du disque 16, et dans lesquelles sont découpées des languettes respectives 36 qui sont écartées radialement vers l'extérieur de manière à être retenues vers le bas par des étriers 37 appartenant au support 14, qui font saillie vers l'extérieur et vers le bas à partir des bords 35 du disque. Les étriers 37 sont minces et peuvent être écartés élastiquement pour permettre l'insertion de bas en haut des languettes 36 lors de la mise en place de la plaque 32. La coopération des languettes 36 et des étriers 37 définit un axe de pivotement A2 de la plaque 32 par rapport au support 14, cet axe étant perpendiculaire à l'axe A1. Aux extrémités des deux bras formés par la plaque de part et d'autre de l'axe A2, celle-ci porte des plots de contact respectifs 38 et 39, le plot 39 étant situé au-delà du manchon 19 par rapport à l'axe Ai. Enfin, une lame ressort 40 est interposée entre le disque 16 et la plaque 32. La lame 40 est pliée en forme de V à angle obtus dont le sommet s'appuie sur le disque 16 et les deux extrémités sur la plaque 32, au voisinage des plots 38 et 39 respectivement. Une encoche est ménagée dans la lame 40, à partir de son extrémité adjacente au plot 39, pour le passage de la tige 14 et du manchon 19. Lorsqu'on fait tourner le support 14 au moyen du bouton 4, l'extrémité supérieure du manchon 19 se déplace dans la cavité 23. Le ressort 22 sollicite le capuchon 21 contre la paroi supérieure 25 de cette cavité. Les positions du rotor dans lesquelles le capuchon est en regard d'une partie bombée 26 sont des positions instables, à partir desquelles le ressort 22 tend à amener le rotor dans l'une des cinq positions stables o le capuchon est en regard d'un fond de sillon 27. Dans l'une de ces positions, les plots 38 et 39 sont tous deux en contact avec la plage conductrice primaire , de sorte que le moteur électrique n'est pas alimenté. Dans les quatre autres positions, le plot 38 reste en contact avec la plage 30, tandis que le plot 39 est en contact avec des plages secondaires respectives, permettant l'alimentation du moteur sous des tensions différentes, par exemple pour faire tourner un ventilateur à des vitesses différentes. Le ressort 40 sollicite d'une part chacune des extrémités de la plaque 32 vers la plaquette 2, de façon à assurer un bon contact électrique entre les plots 38 et 39 et les plages conductrices correspondantes, d'autre part le disque 16 vers le haut de manière qu'il s'applique contre l'extrémité inférieure du manchon 6 du stator. Les frottements entre la tige 14 du rotor et la plaquette de circuit imprimé 2 sont donc très réduits, et le matériau du support 14 est en outre choisi de manière à minimiser l'usure de celui-ci. Le matériau du stator 5 assure par ailleurs un bon glissement du disque 16 et du capuchon 21. Bien entendu, le nombre de plages conductrices secondaires, égal à 5 dans l'exemple décrit, peut être réduit jusqu'à 1, ou augmenté selon les besoins. Revendications 1. Dispositif de commutation (1), notamment pour tableau de commande de chauffage/ventilation ou de climatisation de véhicule, comprenant un rotor (14, 32) propre à occuper au moins deux positions angulaires stables autour d'un premier axe, définies par des moyens de crantage (21, 22, 25), le rotor étant muni d'un organe de contact (32) qui vient sélectivement en contact électrique, selon la position angulaire du rotor, avec des plages conductrices (30, 31) s'étendant sur une première face (9) d'une plaquette de circuit imprimé (2) pour définir un circuit électrique de configuration variable, caractérisé en ce que le rotor est guidé en rotation par un stator (5) fixé sur la plaquette et disposé en regard de ladite première face, et que les moyens de crantage appartiennent pour partie au rotor et pour le complément au stator. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le rotor comprend un support (14) auquel l'organe de contact (32) est relié avec une élasticité axiale de telle sorte que l'organe de contact et le support sont sollicités selon le premier axe vers la plaquette (2) et vers le stator (5) respectivement. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le support présente un tourillon (17) qui s'engage avec jeu dans un trou (18) de la plaquette. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel ledit support et le stator sont chacun une pièce en matière plastique moulée. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le support est en polyamide renforcé par des fibres de verre. 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel le stator est en polyoxyméthylène. 7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, dans lequel l'organe de contact est monté sur le support de manière à pivoter autour d'un second axe (A2) perpendiculaire au premier axe, avec un jeu dans la direction de ce dernier, et présente deux bras s'étendant à l'opposé l'un de l'autre par rapport au second axe, munis de plots de contact respec- tifs (38, 39) propres à venir en contact, dans lesdites positions stables, chacun avec une plage conductrice (30, 31), ladite élasticité axiale étant fournie par un ressort (40) comportant deux branches qui s'appuient respectivement sur les deux bras. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de crantage comprennent un organe d'arrêt (21) appartenant au rotor ou au stator et sollicité élastiquement de manière à s'engager dans différents évide- ments (27) du stator ou du rotor pour définir lesdites positions stables. 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel l'organe d'arrêt est sollicité élastiquement dans une direction parallèle audit premier axe. 10. Dispositif selon l'une des revendications 8 et 9, dans lequel l'organe d'arrêt appartient au rotor et coopère avec une denture (25) en arc de cercle ménagée dans une paroi (24) du stator faisant face à la plaquette. 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le stator (5) s'appuie sur la première face (9) de la plaquette et présente des appendices (10) traversant celle-ci et rabattus sur la face opposée de la plaquette pour immobiliser le stator par sertissage ou rivetage. 12. Tableau de commande, notamment pour installation de chauffage/ventilation ou de climatisation de véhicule, comprenant un boîtier (3) dans lequel est montée une pla- quette de circuit imprimé (2) équipée d'au moins un disposi- tif de commutation selon l'une des revendications précéden- tes, associé à au moins une plage conductrice (30, 31) et dont le rotor (14, 32) est lié en rotation à un organe de manoeuvre (4) accessible de l'extérieur du boîtier.