Brevet FR2774237A1 — publié le 19990730

Titre Mécanisme à charnière Domaine de l'invention La présente invention concerne généralement un appareil pour munir de charnières le boîtier d'un dispositif de communication sans fil portable et repliable. Bien que l'invention puisse convenir à une large gamme d'applications, elle est spécialement conçue pour être utilisée dans un radiotéléphone portable et sera décrite, en particulier, dans ce sens. Arrière-plan de l'invention Les radiotéléphones portables sont de plus en plus utilisés pour permettre à un utilisateur de communiquer par téléphone par l'intermédiaire d'un système sans fil pratiquement n'importe o. Le téléphone portable transmet un signal haute fréquence de faible puissance à une station de réception, qui peut être connectée aux systèmes téléphoniques à lignes terrestres classiques. Des radiotéléphones portables ayant deux parties de boîtier reliées par un type de charnière qui permet aux parties de boîtier de se replier l'un sur l'autre sont connus dans la technique. Dans certains radiotéléphones repliables de ce type, la plus grande partie du système électronique se trouve dans une partie de boîtier, appelée boîtier principal, et le reste se trouve dans l'autre partie de boîtier, appelée couvercle. Dans d'autres radiotéléphones repliables de ce type, tout le système électronique se trouve dans le corps, le couvercle servant uniquement à couvrir le clavier ou le clavier et l'affichage du téléphone. Certains radiotéléphones cellulaires portables connus utilisent, comme représenté sur la figure 1, un mécanisme à charnière ayant un ressort 742 et des goupilles de charnière 736, 748, placées dans un bras d'articulation à charnière tubulaire 724, situé à une extrémité d'un couvercle 706, et des douilles 760 formées dans le corps 712. Le ressort 742 est placé entre les goupilles de charnière 736, 748 et pousse en permanence les goupilles de charnière 736, 748 vers l'extérieur du couvercle 706 vers le corps 712. Des exemples de tels radiotéléphones connus sont décrits dans la publication PCT n WP 93/18592, publiée le 16 septembre 1993 et dans le brevet américain nO 5 274 882, publié le 4 janvier 1994. Des radiotéléphones employant le mécanisme à charnière décrit ci-dessus sont généralement carrés au bas du boîtier principal pour recevoir la douille 760. Bien que la forme "carrée" puisse être souhaitée par certains, d'autres aimeraient une forme moins massive, plus modelée. Un autre téléphone portable utilise une charnière 301, représentée et décrite dans le brevet américain n0 5 628 089 de Wilcox et al., intitulé "Radiotelephone Having a Self Contained Hinge", publié le 13 mai 1997 et attribué à Motorola, Inc. La charnière 301 comprend un ressort 405, une came 404 et un suiveur de came 403 assemblés dans un coffret creux cylindrique 303 par l'intermédiaire d'une extrémité ouverte de ce dernier et maintenus ensemble par un chapeau 305 couplé au coffret 303 au-dessus de l'extrémité ouverte. La charnière assemblée 301 dans le boîtier 303 est placée dans une cavité 307 du couvercle 103 et une cavité 503 du corps 101. La charnière autonome peut être préférée par certains fabricants de radiotéléphones car elle peut être achetée sous forme d'unité séparée, ce qui élimine les étapes de montage de la charnière pendant la fabrication. Cependant, pour d'autres fabricants de radiotéléphones, qui produisent leurs propres charnières, la charnière autonome complique le processus de fabrication et augmente le nombre de pièces utilisées. Ainsi, un besoin existe concernant une charnière à utiliser dans un dispositif repliable, comme un radiotéléphone portable, qui permet d'obtenir une forme arrondie, plus modelée du dispositif repliable tout en réduisant au minimum le nombre de pièces et en simplifiant le procédé de fabrication. Brève description des dessins La figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un radiotéléphone connu. La figure 2 est une vue en perspective d'un radiotéléphone comprenant un mode de réalisation préféré de la charnière de la présente invention, le radiotéléphone étant représenté en position ouverte. La figure 3 est une vue en perspective gauche, fragmentaire et éclatée du radiotéléphone de la figure 2, illustrant en outre les composants de la charnière. La figure 4 est une vue en perspective droite, fragmentaire et éclatée du radiotéléphone de la figure 2, illustrant en outre les composants de la charnière. La figure 5 est une vue en perspective gauche du mode de réalisation préféré d'un suiveur de came de la charnière représentée sur la figure 3. La figure 6 est une vue en perspective droite du mode de réalisation préféré d'un suiveur de came de la charnière représentée sur la figure 4. La figure 7 est une vue en perspective gauche du mode de réalisation préféré d'une came de la charnière représentée sur la figure 3. La figure 8 est une vue en perspective droite du mode de réalisation préféré d'une came de la charnière représentée sur la figure 4. La figure 9 est une vue en coupe transversale du radiotéléphone de la figure 1 en position ouverte, illustrant l'accouplement des composants de la charnière. La figure 10 est une vue en coupe transversale du radiotéléphone de la figure 1 en position fermée, illustrant l'accouplement des composants de la charnière. Résumé du mode de réalisation préféré La présente invention fournit un mécanisme à charnière pour un dispositif de communication sans fil. Dans le mode de réalisation préféré, le mécanisme à charnière comprend un corps et un couvercle d'un dispositif de communication sans fil, le corps possédant un évidement bordé par un épaulement gauche et un épaulement droit permettant de fixer le couvercle. En outre, la charnière comprend un tambour intégré au couvercle, le tambour ayant une extrémité fermée et une extrémité ouverte; une goupille moulée sur une surface extérieure de l'extrémité fermée du tambour; un ressort placé dans le tambour; une came placée dans le tambour, présentant un corps ayant une surface avant en contact avec le ressort et une surface arrière ayant un profil incurvé, sur le corps de la came étant formée une clavette; un suiveur de came placé partiellement dans le tambour ayant une tête sur une extrémité en contact avec le profil de la came et un connecteur sur l'extrémité opposée, qui s'étend à travers l'extrémité ouverte du tambour, dans laquelle le connecteur comprend une première partie et une deuxième partie formée sur une surface extérieure de la première partie. La goupille formée sur le tambour est placée de façon à pouvoir tourner dans une cavité dans l'épaulement gauche et le connecteur est placé dans une cavité dans l'épaulement droit de telle manière que le mouvement du suiveur de came soit limité lorsque le couvercle est déplacé entre une position ouverte et une position fermée. La configuration de la charnière de la présente invention élimine les goupilles introduites dans la partie inférieure du corps du radiotéléphone, ce qui permet d'obtenir une forme arrondie et modelée de la partie inférieure. Des économies sont réalisées grâce à l'élimination de ces goupilles et du travail nécessaire pour enfoncer les goupilles dans le corps du radiotéléphone. De plus, la présente charnière peut être placée directement dans une partie du couvercle du radiotéléphone, ce qui élimine les frais et le travail liés à une partie de boîtier séparée pour les éléments de charnière. D'autres avantages et caractéristiques nouvelles de l'invention seront décrits en partie dans la description qui suit, dans laquelle le mode de réalisation préféré de l'invention est représenté et décrit. Nous ferons maintenant référence en détail à un mode de réalisation configuré selon la présente invention. Description du mode de réalisation préféré Un radiotéléphone comprend deux parties de boîtier, un couvercle et un corps, couplés par une charnière de manière à pouvoir tourner autour d'un axe de rotation. La charnière possède un élément fixe, comme un suiveur de canne, et deux éléments mobiles, comme une came et un ressort, maintenus engagés avec l'élément fixe dans un tambour formé à une extrémité du couvercle. Le couvercle contenant les éléments de charnière est couplé au corps sur une extrémité du tambour par une goupille cylindrique moulée sur le corps et sur l'autre extrémité par une goupille formée de façon solidaire sur le suiveur de came qui s'étend à travers l'extrémité opposée du tambour. Cette configuration réduit au minimum le nombre d'éléments de charnière et permet d'obtenir une forme arrondie, modelée de la partie inférieure du dispositif. Le dispositif de communication sans fil qui intègre le mode de réalisation préféré de la charnière de la présente invention est illustré sur la figure 2 sous la forme d'un radiotéléphone 100. Le radiotéléphone 100 possède deux parties, un corps 102 et un couvercle 104. La figure 1 montre le couvercle 104 en position ouverte de telle manière qu'un utilisateur du radiotéléphone 100 puisse écouter par l'intermédiaire de l'écouteur 106 et parler dans le microphone 108. Le corps 102 comprend un clavier 110 possédant une pluralité de boutons numérotés de un à zéro, plus les boutons # et *, selon l'arrangement d'un téléphone classique. Le clavier 110 peut aussi posséder des boutons supplémentaires comme des boutons d'alimentation, de fonction, d'émission ou d'autres boutons associés au rappel de numéro. Le corps 102 possède également une antenne 112 qui permet d'établir une communication sans fil entre le radiotéléphone 100 et une station de base (non représentée) du système de radiotéléphonie cellulaire. Comme représenté dans le présent document et en référence à la figure 3, une vue en perspective gauche éclatée de la charnière 114 de la présente invention est représentée. Des vues en perspective fragmentaires du couvercle 104 et du corps 102 du radiotéléphone 100 sont également représentées sur la figure 3. Tel que représenté, la charnière 114 comprend un ressort 116, une came 118 et un suiveur de came 120. Pendant le montage, la charnière 114 est, de préférence, placée dans une extrémité ouverte 122 d'un tambour 124 du couvercle 104. Le couvercle 104 est ensuite placé dans un évidement 103 du corps 102 et couplé, de façon à pouvoir tourner aux épaulements 109 (figure 4), 111 du corps 102 de façon que le couvercle 104 puisse être déplacé entre une position ouverte et une position fermée par rapport au corps 102. Les détails de la charnière 114 seront maintenant décrits. La charnière 114 possède, de préférence, un élément fixe qui, dans le mode de réalisation préféré, est un suiveur de came 120; et deux éléments mobiles qui, dans le mode de réalisation préféré, sont une came 118 et un ressort 116. Le suiveur de came 120 est représenté sur les figures 5 et 6 comme étant généralement cylindrique avec un axe longitudinal 122. De préférence, le suiveur de came 120 est moulé par injection à partir d'une résine acétal comme du Delrin 500 commercialisée chez DuPont, ou toute autre matière adéquate. De préférence, le suiveur de came 120 possède trois parties solidaires assemblées le long de l'axe 122: un corps 121, une tête 123 et un connecteur 125. Le corps du suiveur de came 121 est composé d'une partie cylindrique. De préférence, une extrémité du corps 121 est définie par une surface avant plate 126. L'autre extrémité du corps 121 est, de préférence, définie par une surface arrière plate 128 (figure 6). Le connecteur 125 est composé d'une partie cylindrique comprenant une nervure de positionnement solidaire. De préférence, le diamètre de la partie cylindrique est légèrement inférieur au diamètre du corps du suiveur de came 121. Une extrémité avant 132 et une extrémité arrière (non représentée) du connecteur 125 sont définies par des surfaces plates. L'extrémité arrière 132 est couplée à la surface arrière plate 128 du corps 121. La tête 123 du suiveur de came 120 est assemblée au corps 121 au niveau d'une surface plate de ce dernier (non représentée). De préférence, la tête 123 a une forme conique et une profondeur D d'environ 2,00 mm. La fonction de la tête 123 est de suivre le profil de la came 118 (décrit en détail ci-après) lorsque le couvercle 104 est déplacé d'une position ouverte à une position fermée et vice versa. La came 118 est représentée sur les figures 7 et 8 comme étant généralement cylindrique avec un axe central longitudinal 146. La came 118 est, de préférence, moulée par injection à partir d'une résine acétal Delrin 500 commercialisée par DuPont, ou toute autre matière adéquate. De préférence, la came 118 possède deux parties solidaires distinctes assemblées le long de l'axe 146: un corps de came 148 et une tête de came 150. Le corps de came 148 est composé d'une partie cylindrique. Dans le mode de réalisation préféré, le corps de came 148 a une longueur L d'environ 3,00 mm et un diamètre d'environ 3,25 mm. De préférence, une extrémité du corps de came 148 est définie par une surface avant circulaire plate 154. L'autre extrémité du corps de came 148 est de préférence définie par une surface arrière circulaire plate 156. Sur la surface du corps de came 148 est formée une clavette 152, de préférence rectangulaire. La tête de came 150 est généralement cylindrique. De préférence, une extrémité (non représentée) de la tête de came 150 est définie par une surface circulaire plate et est connectée à une surface arrière circulaire plate 156 du corps de came 148. L'autre extrémité de la tête de came 150 est définie par un profil incurvé 158. Le profil 158 possède un creux 160 et deux bosses 162. Le ressort 116 (figure 3) a une forme de spirale et présente un diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre intérieur du tambour 124 du couvercle 104. De préférence, le ressort 116 est un ressort de pression composé de fil à instrument ou d'une autre matière adéquate, ayant un diamètre extérieur d'environ 3,00 mm, une longueur d'environ 12,4 mm en état libre, environ 12 bobines et une constante de rappel d'environ 63 lbs/in. Les extrémités du ressort 116 sont fermées et rectifiées (c'est-à-dire aplaties) pour faciliter l'accouplement lorsque la charnière 114 est moulée. En référence maintenant à la figure 3, le tambour 124 du couvercle 104 possède une goupille moulée 127 formée de façon solidaire une extrémité et à une extrémité opposée 122 ouverte pour recevoir les composants de charnière. L'extrémité ouverte 122 définit une ouverture essentiellement circulaire ayant une rainure de clavette 129 (figure 4) s'étendant dans le tambour 124 pour recevoir, et s'accoupler avec la clavette 152 fixée sur le corps de came 148 (figure 8). Le tambour 124 a, de préférence, un diamètre intérieur d'environ 3,12 mm. La goupille moulée 127 a, de préférence, le diamètre d'environ 2,50 mm et une longueur d'environ 2,00 mm. De préférence, le couvercle 104 (comprenant le tambour 124 et la goupille moulée 127) est moulé par injection à partir d'un mélange de polycarbonate, comme du Cycoloy , commercialisé par General Electric. Le montage de la charnière va maintenant être décrit. Tout d'abord, le ressort 116 est inséré dans le tambour 124 du couvercle 104. Ensuite, la came 118 est insérée dans le tambour 124 de telle manière que la surface avant plate 154 de la came 118 soit couplée au ressort 116. Ensuite, le suiveur de came 120 est inséré dans le tambour 124 de telle manière que la tête du suiveur de came 123 soit couplée au profil incurvé 158 de la came 118. Ensuite, le couvercle 104 est placé dans l'évidement 103 du corps 102 du radiotéléphone 100. Dans l'évidement 103, un épaulement gauche 109 (figure 4) comporte une première cavité 105 ayant une forme lui permettant de recevoir la goupille moulée 127 du tambour 124. L'évidement 103 comporte également un épaulement droit 111 (figure 3) possédant une deuxième cavité 107 ayant une forme lui permettant de recevoir le connecteur 125 du suiveur de came 120. Comme représenté, la cavité 107 comprend une partie rectangulaire pour recevoir la nervure de positionnement 130 du connecteur 125. La goupille moulée 127 du tambour 124 étant logée dans la première cavité 105 de l'épaulement gauche 109, le connecteur du suiveur de came 125 est placé dans la deuxième cavité 107 de l'épaulement droit 111. La nervure de positionnement 130 du connecteur du suiveur de came 125, associée à la partie rectangulaire correspondante de la deuxième cavité 107, sert à positionner le suiveur de canne. Le suiveur de came 120 est bloqué en position en permanence par la force qui lui est transmise, par l'intermédiaire de la came 118, par le ressort 116. Lorsque le couvercle 104 du radiotéléphone 100 est couplé au corps 102, le ressort 116 fournit la force nécessaire pour déplacer le couvercle 104 entre une position ouverte et une position fermée par rapport au corps 102. En référence maintenant aux figures 9 et 10, on voit que, lorsque le couvercle 104 se déplace entre une position ouverte et une position fermée, le ressort 116 se détend et se contracte, respectivement. Ce mouvement provoque un déplacement horizontal de la came 118 le long de son axe 146. La came 118 tourne également autour de l'axe 146 lorsqu'elle suit le mouvement du couvercle 104 entre une position ouverte et une position fermée. La clavette 152 du corps de came 148, placée dans la rainure de clavette 129, qui s'étend dans le tambour 142, permet à la came 148 de rester couplée au couvercle 104 lorsque celui-ci est ouvert et fermé. Comme indiqué précédemment, le suiveur de came reste bloqué en position lorsque le couvercle 104 est ouvert et fermé. Comme le montre la figure 9, lorsque le couvercle 104 est en position ouverte, le creux 160 du profil de came 158 (figure 8) reçoit la tête 123 du suiveur de came 120 afin que le couvercle 104 reste en position ouverte. Lorsque le couvercle 104 est déplacé de la position ouverte à la position fermée, la came 118 tourne autour de son axe 146 jusqu'à ce que la tête 123 du suiveur de came 120 soit positionnée juste après les bosses 162 du profil de came 158 comme le montre la figure 10. La charnière de la présente invention offre des avantages par rapport aux charnières connues. Il n'est plus nécessaire d'insérer des goupilles dans la partie inférieure du corps du radiotéléphone, ce qui permet d'obtenir une partie inférieure ayant une forme arrondie, modelée. En outre, des économies sont réalisées du fait de l'élimination des goupilles et du travail nécessaire pour monter les goupilles sur le corps du radiotéléphone. De plus, la présente charnière peut être placée directement dans une partie du couvercle du radiotéléphone, ce qui élimine les frais et le travail liés à l'emploi d'une partie de boîtier séparée pour les éléments de charnière. Les spécialistes de la technique reconnaîtront que différentes modifications et variations peuvent être apportées au mécanisme de la présente invention ainsi qu'à sa construction, sans trahir l'étendue ou l'esprit de cette invention. REVENDICATIONS 1. Dans un dispositif de communication sans fil (100) ayant un corps (102) et un couvercle (104), le corps (102) possédant un évidement bordé par un épaulement gauche (109) et un épaulement droit (111) permettant de fixer le couvercle (104), dispositif (100) caractérisé par: un tambour (124) formé de façon solidaire sur le couvercle (104), le tambour (124) ayant une extrémité fermée et une extrémité ouverte (122); une goupille (127) moulée sur une surface extérieure de l'extrémité fermée du tambour (124); un ressort (116) placé dans le tambour (124); une came (118) placée dans le tambour (124), ayant un corps (102) présentant une surface avant en contact avec le ressort (116) et une surface arrière ayant un profil incurvé (158), sur le corps de la came (148) étant formée une clavette (152); un suiveur de came (120) placé partiellement dans le tambour (124) ayant une tête (123) sur une extrémité en contact avec le profil (158) de la came (118) et un connecteur (125) sur une extrémité opposée, qui s'étend à travers l'extrémité ouverte (122) du tambour (124), dans lequel le connecteur (125) comprend une première partie et une deuxième partie formée sur une surface extérieure de la première partie; dans lequel la goupille (127) est placée de façon à pouvoir tourner dans une cavité dans l'épaulement gauche (109) et le connecteur (125) est placé dans une cavité dans l'épaulement droit (111) de telle manière que le mouvement du suiveur de came (120) soit limité lorsque le couvercle (104) est déplacé entre une position ouverte et une position fermée. 2. Dispositif (100) selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que le profil incurvé (158) de la came (118) forme un creux (160). 3. Dispositif (100) selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que le profil incurvé (158) de la came (118) forme une pluralité de bosses (162). 4. Dispositif (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tête (123) du suiveur de came (120) est placée dans le creux (160) du profil incurvé (158) lorsque le couvercle (104) est en position ouverte. 5. Dispositif (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tête (123) du suiveur de came (120) est en contact avec la pluralité de bosses (162) du profil incurvé (158) lorsque le couvercle (104) est en position fermée. 6. Dispositif (100) selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que l'extrémité ouverte (122) du tambour (124) forme une rainure de clavette (129) qui s'étend dans le tambour (124). 7. Dispositif (100) selon la revendication 6, caractérisé en outre en ce que la clavette (152) est formée sur le corps (102) de la came (118) dans la rainure de clavette (129) du tambour (124), ce qui permet à la came (118) de tourner avec le couvercle (104) lorsque celui-ci se déplace entre une position ouverte et une position fermée. 8. Radiotéléphone caractérisé par: un corps (102); un couvercle (104); et une charnière (114) possédant un évidement bordé par un épaulement gauche (109) et un épaulement droit (111), la charnière permettant de coupler de manière rotative le couvercle (104) au corps (102) et ayant un tambour (124) formé de façon solidaire sur le couvercle (104), le tambour (124) ayant une extrémité fermée et une extrémité ouverte (122); une goupille (127) moulée sur une surface extérieure de l'extrémité fermée du tambour (124); un ressort (116) placé dans le tambour (124); une came (118) placée dans le tambour (124), ayant un corps (102) présentant une surface avant en contact avec le ressort (116) et une surface arrière (156) ayant un profil incurvé (158), sur le corps de la came (148) étant formée une clavette (152); un suiveur de came (120) placé partiellement dans le tambour (124) ayant une tête (123) sur une extrémité en contact avec le profil (158) de la came (118) et un connecteur (125) sur une extrémité opposée, qui s'étend à travers l'extrémité ouverte (122) du tambour (124), dans lequel le connecteur (125) comprend une première partie et une deuxième partie formée sur une surface extérieure de la première partie; dans lequel la goupille (127) est placée de façon à pouvoir tourner dans une cavité dans l'épaulement gauche (109) et le connecteur (125) est placé dans une cavité dans l'épaulement droit (111) de telle manière que le mouvement du suiveur de came (120) soit limité lorsque le couvercle (104) est déplacé entre une position ouverte et une position fermée.