Brevet FR2771846A1 — publié le 19990604

La présente invention concerne un commutateur électrique à effet tactile. L'invention concerne plus particulièrement un commutateur de très petites dimensions du type comportant un support porte-contacts qui délimite un logement dans le fond duquel sont disposés au moins deux contacts électriques fixes et qui reçoit un organe de déclenchement de forme générale bombée qui est déformable élastiquement, à partir d'un état stable de repos, sous l'action d'un organe d'actionnement, notamment d'un poussoir, qui agit sur la partie centrale de l'organe de déclenchement selon une direction sensiblement perpendiculaire au fond du logement, en vue d'établir une liaison électrique entre les deux contacts fixes. Selon cette conception, lorsqu'on agit sur la partie centrale de l'organe de déclenchement en forme générale de dôme, celui-ci quitte son état stable de repos, de manière brusque, pour établir une liaison électrique entre un contact fixe, généralement latéral contre lequel prend appui le bord périphérique inférieur de l'organe de déclenchement, et un contact fixe central que vient percuter la partie centrale de l'organe de déclenchement qui est réalisé en matériau conducteur. Le changement brusque d'état de l'organe de déclenchement procure à son utilisateur, qui agit directement ou indirectement sur le poussoir d'actionnement, une sensation tactile du changement d'état de l'organe de déclenchement, et donc du changement d'état du commutateur. Selon une conception connue, l'organe de déclenchement est par exemple réalisé sous la forme d'un disque bombé ou d'un élément à contour rectangulaire de forme globalement pyramidale. Deux exemples d'une telle conception sont décrits et représentés dans les documents FR-A-2.734.398 et FR-A-2.735.276 La miniaturisation de plus en plus importante des composants agencés dans les appareils électroniques et qui sont montés notamment sur une carte à circuit imprimé, conduit à réduire de manière très importante les dimensions de ces composants, tant leur encombrement sur la carte à circuit imprimé, que leur épaisseur verticale au-dessus de la carte. Outre la miniaturisation des composants, et donc des commutateurs, il est souhaitable de réduire aussi le nombre de composants électroniques associés aux commutateurs qu'il s'agisse de composants discrets on intégrés. Ces composants, et notamment les transistors, sont nécessaires en association à un commutateur lorsque l'on veut disposer de plusieurs voies séparées de commutation associées à un seul commutateur. L'invention a pour objet de proposer un commutateur électrique à effet tactile du type mentionné précédemment de très petites dimensions qui permette de disposer de plusieurs voies de commutation sans faire appel à des composants électroniques complémentaires tels que des transistors. Dans ce but l'invention propose un commutateur électrique à effet tactile, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque intermédiaire de contact réalisée en matériau conducteur qui est interposée verticalement entre l'organe de déclenchement et le fond du logement et qui comporte au moins deux lames de contact qui sont déformables élastiquement, à partir d'un état stable de repos, sous l'action de la partie centrale de l'organe de déclenchement de manière à venir chacune en contact avec un contact fixe associé en vis-à-vis du fond du logement pour relier électriquement entre eux les contacts fixes. Selon d'autres caractéristiques de l'invention dans son état de repos, chaque lame de contact s'étend dans le plan de plaque de contact chaque lame de contact s'étend en porte à faux à partir d'un bord de la plaque de contact, et l'extrémité libre de chaque lame de contact est susceptible de venir en contact avec un contact fixe sous l'action de la partie centrale de l'organe de déclenchement - les lames de contact s'étendent longitudinalement parallèlement les unes aux autres - les lames de contact sont opposées par paires avec leurs extrémités libres en vis-à-vis situées en regard de la partie centrale de l'organe de déclenchement chaque lame de contact s'étend longitudinalement en porte-à-faux à partir d'un bord de la plaque de contact par lequel cette dernière prend appui verticalement dans le fond du logement, et les contacts fixes sont situés verticalement en retrait du plan d'appui des bords de la plaque de contact sous les contacts fixes sont situés sensiblement dans un même plan - les surfaces de contact des contacts fixes sont sensiblement affleurantes au fond plan du logement et ledit bord d'appui de la plaque de contact prend appui verticalement contre une partie en relief située dans le fond du logement - les lames de contact s'étendent longitudinalement en porte-à-faux à partir de deux bords transversaux et parallèles et opposés de la plaque de contact par lesquels cette dernière prend appui verticalement dans le fond du logement - les deux bords transversaux d'appui de la plaque d'appui de la plaque de contact sont reliés entre eux par deux bords longitudinaux parallèles et opposés - à titre de variante, I'une des lames de contact de la plaque de contact est déformée de manière permanente pour être en contact électrique avec un contact électrique fixe associé, indépendamment de l'état de l'organe de déclenchement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue en perspective éclatée qui illustre un support porte-contacts fixes, une plaque de contact et un organe de déclenchement appartenant à un commutateur électrique à effet tactile réalisé conformément aux enseignements de l'invention ; - la figure 2 est une vue en section, selon la ligne 2-2 de la figure 4, qui illustre les différents composants de la figure 1 en position assemblée et à l'état stable de repos de l'organe de déclenchement et des lames de contact - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2 sur laquelle l'organe de déclenchement et les lames de contact sont illustrées en position d'établissement du contact entre les différentes voies du commutateur - la figure 4 est une vue de dessus de la figure 2 avec arrachement partiel de l'organe de déclenchement - la figure 5 est une vue de détail qui illustre une variante de réalisation de la plaque de contact d'un commutateur électrique conforme aux enseignements de l'invention ; et - la figure 6 est une de détail à plus grande échelle qui illustre la déformation souhaitable des lames de contact. On a représenté sur la figure 1 un support portecontacts qui, selon une conception générale connue, est constitué pour l'essentiel par un corps ou boîtier 12 réalisé par moulage en matière plastique isolante et qui est ici de forme générale parallélépipédique rectangle. Le corps 10 est délimité par des faces latérales transversale 14 et longitudinale 16, par une face inférieure 18 et par une face supérieure horizontale 20 dans laquelle s'ouvre un logement 22. Le logement 22 est délimité par une paroi périphérique 24 de contour rectangulaire et par un fond 25 qui est sensiblement plan et parallèle aux faces inférieure 18 et supérieure 20. Le corps 12 est réalisé par surmoulage sur des éléments conducteurs qui constituent, dans l'exemple illustré sur les figures, une série de quatre contacts électriques fixes 26. Le commutateur comporte aussi un couvercle de fermeture, non représenté, de conception connue. Comme on peut le voir notamment aux figures 1 et 2, chaque contact électrique fixe 26 est constitué par une bande de métal qui est pliée de manière que son extrémité intérieure 28, située à l'intérieur du logement 22, soit affleurante au fond plan 25 de ce dernier tandis que son extrémité extérieure 30 fait saillie longitudinalement à l'extérieur du boîtier 12, au delà de la face latérale transversale 16, pour constituer une borne de raccordement qui, dans cette conception, permet le montage du commutateur 10 sur une carte à circuit imprimé (non représentée), par exemple selon la technique du report à plat des composants. Les contacts fixes 26 sont ici au nombre de quatre qui s'étendent longitudinalement parallèlement les uns aux autres et qui sont associés par paire de contacts fixes 26 alignés deux à deux dans le fond 25 du logement 22. Les extrémités intérieures de contact 28 sont situées dans un même plan correspondant au plan du fond 25, ce dernier étant complété, au voisinage des petites faces transversales internes 23 de la paroi périphérique interne 24, par deux socles en relief 32 réalisés par moulage avec le corps en matériau isolant et dont chacun détermine une surface horizontale d'appui 34, parallèle au fond plan 25 auquel elle est reliée par un chanfrein 35. Selon une conception connue, le commutateur 10 comporte un organe de déclenchement 36 prévu pour être reçu dans le logement 22 qui est un élément réalisé à partir d'une feuille, par exemple métallique, qui présente une forme générale bombée dont le contour inférieur 38 est ici rectangulaire et de dimensions complémentaires de celles de la paroi périphérique interne 24 de manière à être reçue dans le logement 22. L'organe de déclenchement 36 est constitué essentiellement par une embase inférieure 40 et par une partie supérieure centrale 42. Le contour inférieur 38 délimite un plan général inférieur d'appui de l'organe de déclenchement 36 dans le logement 22. La concavité générale de l'organe de déclenchement 36 est tournée vers le fond 25 et l'organe de déclenchement est susceptible d'être déformé, à l'encontre de son élasticité propre, selon une direction verticale de déclenchement V et à partir de son état stable de repos illustré aux figures 1 et 2 vers un état instable de déclenchement et d'établissement de contacts électriques illustré à la figure 3. Selon une conception connue, l'organe de déclenchement 36 change d'état de manière brusque, au delà d'une course déterminée de déclenchement, de manière à transmettre à l'utilisateur une sensation tactile du déclenchement. Le déclenchement peut être effectué à l'aide d'un poussoir d'actionnement (non représenté) qui est un poussoir classique s'étendant selon la direction verticale V ou, par exemple et à titre de variante, un poussoir à actionnement latéral du type de celui décrit et représenté dans le document FR-A-2.735.276. Conformément aux enseignements de l'invention, et afin d'établir quasi simultanément un contact électrique entre les différents contacts fixes 26, une plaque de contact 44 est interposée axialement entre l'organe de déclenchement 36 et les contacts fixes 26. La plaque de contact 44 est une plaque en matériau conducteur qui est par exemple réalisée par découpe dans une feuille métallique mince pour lui conférer la forme de grille illustrée à titre d'exemple sur les figures. La plaque 44 comporte ainsi deux bords transversaux parallèles et opposés 46 s'étendant selon la largeur de la plaque qui sont reliés entre eux par deux bords longitudinaux parallèles et opposés 48 pour constituer un bord périphérique de la plaque en forme de cadre. La plaque de contact 44 est prévue pour venir en appui par ses bords transversaux opposés 46 sur les surfaces d'appui 34 des socles en relief 32. Ainsi, en position assemblée et comme on peut le voir sur la figure 2, le plan général de la plaque de contact 44 est décalé verticalement vers le haut par rapport au plan général du fond 25 du logement 22. Dans l'exemple illustré sur les figures dans lequel le boîtier isolant 12 comporte quatre contacts fixes 26, la plaque de contact 44 est découpée de manière à comporter quatre lames de contact électrique 50 dont chacune est associée respectivement à un contact fixe 26. En effet, comme on peut le voir plus particulièrement à la figure 4, chaque lame de contact 50 s'étend longitudinalement en porte-à-faux à partir d'un bord transversal correspondant 46 au dessus et au droit de l'extrémité intérieure 28 d'un contact fixe associé 26 du boîtier 12. Dans leur état de repos illustré notamment aux figures 1 et 2, les lames de contact 50 s'étendent dans le plan général de la plaque de contact 44. Comme les contacts fixes 26, les lames de contact 50 sont parallèles entre elles et sont alignées deux à deux de manière que leurs extrémités libres arrondies 52 soient longitudinalement en vis-à-vis les unes des autres et soient situées, comme les extrémités libres intérieures 28 des contacts fixes 26, sensiblement au centre du fond 25 du logement 22. Ainsi, les quatre extrémités libres 52 sont toutes situées verticalement sensiblement au droit de la partie centrale active 42 de l'organe de déclenchement monostable 36. Le fonctionnement du commutateur 10 qui vient d'être décrit est le suivant. En partant de la position de repos illustrée à la figure 2, I'utilisateur provoque le déclenchement en agissant directement, ou indirectement, sur la partie centrale 42 de l'organe de déclenchement 36 (verticalement vers le bas) pour provoquer le déclenchement, à partir de la position stable illustrée à la figure 2, qui provoque la déformation brusque du dos 36 pour atteindre sa conformation et sa position illustrées à la figure 3. Au cours de sa course brusque vers le bas, la partie centrale 42 de l'organe de déclenchement 36 vient coopérer avec les extrémités libres 52 des lames de contact 50 de la plaque de contact 44 pour déformer ces dernières élastiquement vers le bas à partir de leur position de repos, illustrée à la figure 2. En fin de course de déclenchement, les quatre lames de contact 50 sont ainsi amenées toutes quasi simultanément en contact électrique, chacune avec l'extrémité intérieure 28 du contact fixe 26 associé, comme on peut le voir à la figure 3. Une simple action de déclenchement sur l'organe unique de déclenchement 36 permet donc de relier électriquement entre elles les quatre bornes de sortie 30 quasi simultanément de manière à assurer une commutation de plusieurs voies électriques raccordées aux bornes de sortie 30 du commutateur 10, c'est-à-dire ici trois voies. Dans la variante de réalisation illustrée à la figure 5, sur laquelle les parties de la plaque de contact 44 identiques ou similaires à celles décrites et représentées précédemment sont désignées par les mêmes chiffres de référence, I'une 50a des lames de contact 50 est déformée initialement de manière permanente par pliage de façon que son extrémité libre 52a soit en permanence en contact avec un contact fixe associé 26 du boîtier isolant 12, et ceci quel que soit l'état de l'organe de déclenchement 36. Ainsi, I'une des bornes de sortie 30 constitue le contact commun de référence de la plaque de contact 44, cette conception facilitant la gestion électronique en aval des signaux résultants de l'établissement du contact électrique pour les trois voies en facilitant notamment une opération de test électrique de l'état de déclenchement du commutateur. On a représenté à la figure 6 la déformation souhaitable des lames élastiques de contact 50, cette déformation étant illustrée avant la fin de course de déclenchement de l'organe 36. Chaque lame de contact subit une déformation élastique, sous l'action de la partie centrale 42 du dôme 36, qui correspond à une courbure en S de la lame. Cette courbure selon deux rayons opposés RI et R2 permet d'éviter une instabilité de l'un des contacts au moindre mouvement de la partie centrale 42 de l'organe de déclenchement 36. La courbure de rayon R2 peut être amplifiée en réduisant au minimum la distance D séparant l'extrémité libre 52 des lames de contact 50 de l'axe central du dôme 36. Grâce à la présence d'une plaque de contact métallique, il est aussi possible de réaliser l'organe bombé de déclenchement dans un matériau non conducteur. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. Elle n'est notamment pas limitée au nombre de voies électriques qu'il est possible d'établir simultanément. Elle n'est pas non plus limitée au cas d'un commutateur de contour général rectangulaire mais trouve aussi à s'appliquer dans le cas où l'organe de déclenchement est un disque bombé, la plaque ou grille de contact pouvant être alors de contour circulaire avec des lames de contact s'étendant radialement vers le centre du commutateur en porte-à-faux à partir d'un bord latéral de contour annulaire, les extrémités libres des contacts fixes étant alors agencées selon une circonférence dans le fond du logement correspondant. REVENDICATIONS 1. Commutateur électrique (10) à effet tactile du type comportant un support (12) porte-contacts (26, 28, 30) qui délimite un logement (22) dans le fond (25) duquel sont disposés au moins deux contacts électriques fixes (26) et qui reçoit un organe de déclenchement (36) de forme générale bombée qui est déformable élastiquement, à partir d'un état stable de repos, sous l'action d'un organe d'actionnement qui agit sur la partie centrale (42) de l'organe de déclenchement (36) selon une direction (V) sensiblement perpendiculaire au fond (25) du logement (22), en vue d'établir une liaison électrique entre les deux contacts fixes (26), caractérisé en ce qu'il comporte une plaque intermédiaire de contact (44) réalisée en matériau conducteur qui est interposée verticalement entre l'organe de déclenchement (36) et le fond (25, 34) du logement et qui comporte au moins deux lames de contact (50) qui sont déformables élastiquement, à partir d'un état stable de repos, sous l'action de la partie centrale (42) de l'organe de déclenchement (36) de manière à venir chacune (50, 52) en contact avec un contact fixe (26, 28) associé en vis-à-vis du fond (25) du logement (22) pour relier électriquement entre eux les contacts fixes (26, 28, 30). 2. Commutateur électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, dans son état de repos, chaque lame de contact (50) s'étend dans le plan de plaque de contact (44). 3. Commutateur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque lame de contact (50) s'étend en porte à faux à partir d'un bord (46) de la plaque de contact (44), et en ce que l'extrémité libre (52) de chaque lame de contact est susceptible de venir en contact avec un contact fixe (26, 28) sous l'action de la partie centrale (42) de l'organe de déclenchement (36). 4. Commutateur électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les lames de contact (50) s'étendent longitudinalement parallèlement les unes aux autres 5. Commutateur électrique selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les lames de contact (50) sont opposées par paires avec leurs extrémités libres (52) en vis-à-vis situées en regard de la partie centrale (42) de l'organe de déclenchement (36). 6. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque lame de contact (50) s'étend longitudinalement en porte-à-faux à partir d'un bord (46) de la plaque de contact (44) par lequel cette dernière prend appui verticalement dans le fond (25, 34) du logement (22), et en ce que les contacts fixes (26, 28) sont situés verticalement en retrait du plan d'appui (34) des bords (46) de la plaque de contact (44). 7. Commutateur électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que tous les contacts fixes (26, 28) sont situés sensiblement dans un même plan. 8. Commutateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les surfaces de contact (28) des contacts fixes (26) sont sensiblement affleurantes au fond plan (25) du logement (22), et en ce que ledit bord d'appui (46) de la plaque de contact (44) prend appui verticalement contre une partie (32, 34) en relief située dans le fond (25) du logement (22). 9. Commutateur électrique selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 prise en combinaison avec l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les lames de contact (50) s'étendent longitudinalement en porte-à-faux à partir de deux bords transversaux parallèles et opposés (46) de la plaque de contact (44) par lesquels cette dernière prend appui verticalement dans le fond (25, 34) du logement. 10 Commutateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les deux bords transversaux d'appui (46) de la plaque de contact (44) sont reliés entre eux par deux bords longitudinaux parallèles et opposés (48). 11. Commutateur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une (50a) des lames de contact de la plaque de contact (44) est déformée de manière permanente pour être en contact électrique avec un contact électrique fixe associé, indépendamment de l'état de l'organe de déclenchement (36).