Brevet FR2796755A1 — publié le 20010126

La présente invention concerne u n commutateur électrique rotatif et à actionnement axial. L'invention concerne notamment un commutateur électrique permettant par exemple, au moyen d'un organe d'actionnement unique, d'effectuer des opérations de commutation électrique distinctes en vue notamment de la commande d'une fonction d'un appareil électronique faisant suite à un choix préalable effectué par défilement d'un menu ou d'une liste sur un écran d'affichage. Une telle fonction doit par exemple être assurée dans un poste téléphonique portable qui comporte des moyens permettant par exemple à l'utilisateur de mémoriser dans un registre une série de numéros de téléphone qu'il peut ensuite appeler directement sans avoir à composer au clavier le numéro de son correspondant. A cet effet, le téléphone comporte un écran d'affichage sur lequel l'utilisateur peut faire défiler, dans deux sens de défilement opposés, la liste des correspondants, avec chacun son numéro, préalablement mémorisé. Selon une conception connue, cette opération d'affichage déroulant nécessite deux commutateurs électriques sur l'un ou l'autre desquels l'utilisateur appuie, par impulsions distinctes ou de manière continue, pour faire défiler la liste dans l'un ou l'autre des deux sens de défilement. Une fois que l'utilisateur a sélectionné le correspondant qu'il souhaite appeler, il doit ensuite valider cette sélection et provoquer l'opération d'appel par numérotation automatique en agissant sur un troisième commutateur électrique. Cette conception nécessite donc de prévoir trois commutateurs électriques qui, dans les produits connus, sont réalisés sous la forme de composants distincts qui doivent être montés sur une carte à circuit imprimé du téléphone. De telles solutions sont donc particulièrement coûteuses en ce qu'elles font appel à un grand nombre de composants, en ce qurelles nécessitent de monter les composants, par exemple par report à plat, sur la carte à circuit imprimé et en ce qu'elles nécessitent, pour chaque commutateur, de faire appel à un bouton d'actionnement distinct. Par ailleurs, la fonction de sélection et d'appel d'un numéro mémorisé doit présenter pour l'utilisateur la plus grande ergonomie possible. En effet, il est particulièrement souhaitable que l'utilisateur puisse manipuler son poste téléphonique d'une seule main, c'est-à-dire de la main avec laquelle il tient son téléphone. Dans ce but, il a déjà été proposé d'agencer les différents commutateurs le long d'un des bords latéraux du téléphone afin que l'utilisateur puisse les manipuler avec un ou plusieurs doigts. On comprend toutefois aisément qu'il est nécessaire de disposer les trois commutateurs de manière adjacente de façon que les boutons d'actionnement correspondants soient situés à proximité les uns des autres pour faciliter la manipulation par l'utilisateur, sans que celui-ci ait à déplacer sa main par rapport au téléphone portable. Une telle disposition adjacente des commutateurs le long d'un bord de la carte à circuit imprimé est peu aisée à réaliser compte tenu de la conception actuelle des commutateurs miniaturisés qui sont fixés sur la carte par la technique du report à plat. De plus, étant donné le nombre le plus en plus important de fonctions électroniques intégrées à un téléphone portable, et la complexité de ces opérations lorsqu'il s'agit notamment de parcourir le réseau dit "Internet" en vue notamment d'accéder à des fonctions de messagerie, il est souhaitable de minimiser l'encombrement des commutateurs sur la carte à circuit imprimé. Le document US-A-5.180.050 décrit et représente un commutateur électrique rotatif et à actionnement axial du type comportant un organe unique d'actionnement qui est monté à rotation et en coulissement axial selon son axe de rotation, dans un boîtier du commutateur, de manière à entraîner en rotation une roue supérieure de codage qui coopère avec une première série d'éléments de contact portés par le boîtier, et de manière à constituer l'organe de commande axiale du déclenchement d'un élément conducteur inférieur déformable élastiquement, à partir d'une position stable de repos, pour qu'il coopère avec une deuxième série d'éléments de contact fixes portés par le boîtier, et du type dans lequel un tronçon supérieur de l'organe unique d'actionnement est guidé en rotation et en coulissement axial, dans une partie supérieure complémentaire du boîtier. Grâce à une telle conception, il est possible de produire de nombreux signaux électriques grâce à la roue de codage que l'on peut entraîner en rotation dans l'un ou l'autre sens pour produire successivement des séries d'impulsions électriques distinctes. En agissant axialement sur l'organe unique d'actionnement, on peut produire, quelle que soit la position angulaire de l'organe unique d'actionnement autour de son axe de rotation, une impulsion électrique de validation en appuyant sur l'organe unique d'actionnement, c'est-à-dire plus précisément en poussant sur la partie centrale du bouton de commande fixé à l'extrémité libre supérieure de l'organe unique d'actionnement qui fait saillie axialement à l'extérieur du boîtier, la partie périphérique de grand diamètre du bouton de commande servant à la manipulation en rotation de ce dernier, c'est-à-dire à l'entraînement en rotation dans les deux sens de l'organe unique d'actionnement et donc de la roue de codage. L'invention vise à proposer une nouvelle conception d'un commutateur électrique de ce type qui permet de réaliser un commutateur de dimensions très réduites et dans lequel les différents composants sont de conception simple, tout en facilitant les opérations de montage et d'assemblage du commutateur. L'invention vise aussi à permettre un meilleur guidage axial de l'organe unique d'actionnement afin d'éviter des phénomènes de coincement par arc-boutement, notamment lorsque l'utilisateur agit à la périphérie du bouton de commande pour provoquer l'enfoncement axial de celui-ci en vue de produire impulsion électrique de validation. Dans ce but, invention propose un commutateur du type mentionné précédemment, caractérisé en ce que le tronçon d'extrémité inférieure de l'organe unique d'actionnement s'étend axialement vers le bas à travers l'élément conducteur inférieur et est guidé en rotation et en coulissement axial dans une partie inférieure complémentaire du boîtier. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le tronçon d'extrémité inférieure de l'organe unique d'actionnement est un tronçon cylindrique qui est reçu dans un trou complémentaire formé dans une paroi inférieure du boîtier; - la roue de codage est solidaire axialement de l'organe unique d'actionnement ; - l'organe unique d'actionnement comporte une collerette de commande axiale du déclenchement de l'élément inférieur conducteur dont le diamètre est supérieur au diamètre du tronçon d'extrémité inférieure de l'organe unique d'actionnement et qui délimite un épaulement orienté axialement vers le bas qui s'étend en regard d'une partie en vis-à-vis de la face supérieure de l'élément inférieur conducteur; - l'élément inférieur conducteur déformable élastiquement constitue le ressort de rappel de l'organe unique d'actionnement, verticalement vers le haut, dans une position correspondant à l'état stable de repos de l'élément inférieur conducteur ; - la collerette de commande appartient à la roue de codage; - l'élément in férie u r conducteur déformable élastiquement rappelle l'organe unique d'actionnement, verticalement vers le haut, dans une position de repos déterminée par la venue en butée de la face supérieure de la roue de codage contre une partie en vis-à-vis de la face inférieure interne d'une paroi supérieure du boîtier ; - le boîtier comporte une partie supérieure et une partie inférieure creuses qui délimitent entre elles une cavité interne dans laquelle sont agencés les différents composants du commutateur, et que la partie supérieure comporte une paroi supérieure horizontale comportant un passage au travers duquel fait saillie axialement vers le haut l'extrémité libre supérieure de l'organe unique d'actionnement pour constituer une queue de manoeuvre en rotation et en coulissement axial de l'organe unique d'actionnement ; - les éléments de contact électrique de ladite première série sont montés maintenus verticalement entre les deux parties supérieure et inférieure du boîtier au niveau du plan de joint horizontal de raccordement des deux parties. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective éclatée des principaux composants d'u n exemple réalisation d'u n commutateur électrique conforme aux enseignements de l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective du commutateur électrique de la figure 1 qui est illustré en position assemblée de ses composants ', - la tigure 3 est une vue à grande échelle, en section axiale par un plan vertical selon la ligne 3-3 de la figure 6, sur laquelle l'organe unique de actionnement est illustré en position axiale haute de repos ; - la figure 4 est une vue à grande échelle selon la ligne 4-4 de la figure 5 ; - la figure 5 est une vue de dessus à grande échelle du commutateur électrique de la figure 2 ; - la figure 6 est une vue latérale à grande échelle du commutateur électrique de la figure 2 ; et - la figure 7 est une vue en section selon la ligne 7-7 de la figure 6. Dans la description qui va suivre, des composants et éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. Afin de faciliter la compréhension de la description et des revendications, on utilisera, à titre non limitatif, les termes horizontal, vertical, supérieur, inférieur, etc. en référence notamment aux figures 1, 2, 3, 4 et 6 des dessins annexés. Le commutateur électrique 10 selon l'invention est constitué pour l'essentiel par un boîtier 13 en matière plastique isolante comportant une partie supérieure 12 et une partie inférieure 14 reliées entre elles selon un plan de joint P horizontal. La partie supérieure 12 du boîtier 10 est constituée pour l'essentiel par une paroi supérieure horizontale 16 de forme sensiblement rectangulaire qui comporte un trou central cylindrique 18 d'axe vertical A, et par une paroi latérale 20 délimitée par une face inférieure annulaire 22 qui, en coopération avec la face annulaire supérieure correspondante 24 de la partie inférieure 14 du boîtier 13, délimite le plan de joint P. De la même manière, la partie inférieure 14 est constituée pour l'essentiel par une paroi horizontale inférieure 26 en forme de plaque rectangulaire, plus épaisse que la paroi supérieure 16, et par une paroi latérale 28. Les parois latérales 20 et 28 délimitent latéralement une cavité interne 30 du boîtier 13 qui est délimitée verticalement vers le bas et vers le haut respectivement par la face supérieure interne 32 de la paroi inférieure 26 et par la face inférieure interne 34 de la paroi supérieure 16. Le commutateur électrique 10 comporte aussi un organe unique d'actionnement 36 qui se présente sous la forme d'un organe globalement cylindrique étagé d'axe vertical A qui est monté à rotation et en coulissement axial dans le boîtier 13 du commutateur 10. L'organe unique d'actionnement 36 en forme de tige cylindrique étagée est par exemple une pièce moulée en matière plastique dont l'extrémité libre supérieure 38, en section en forme de sapin, fait saillie axialement verticalement vers le haut, à travers le trou cylindrique 18, à l'extérieur du boîtier 13 pour permettre le montage d'u n bouton d e commande, non représenté sur les figures, permettant la manipulation en rotation, autour de l'axe A, et en coulissement axial, par enfoncement verticalement vers le bas, de l'organe unique d'actionnement 36. La conformation en sapin, avec de plus une couronne de crans, permet le montage et la fixation d'un bouton de commande en une seule opération, de manière indémontable, et sans accroître excessivement la hauteur totale de l'ensemble commutateur-bouton, c'est à dire en conservant des dimensions globales très réduites. Le tronçon supérieur de grand diamètre 40 de la tige étagé 36 est reçue en coulissement axial et à rotation dans le trou supérieur 18. Il s'étend verticalement vers le bas à l'intérieur de la cavité 30 et il se prolonge par un tronçon intermédiaire 42 de diamètre inférieur, puis par un tronçon d'extrémité libre inférieure 44 de plus petit diamètre qui s'étend axialement vers le bas à travers, conformément aux enseignements de l'invention, un trou cylindrique complémentaire 46 formé dans la paroi inférieure 26 de la partie inférieure 14 du boîtier 13. Ainsi, l'organe unique d'actionnement 36 est guidé en rotation et en coulissement axial dans de zones ou tronçons 40 18 et 44-46 qui sont espacées axialement au maximum compte tenu de la hauteur globale du boîtier 13 qui est ici, à titre d'exemple, égale à 2,75 mm. Pour disposer d'une grande longueur de guidage du tronçon inférieur 44, comme cela est représenté sur les figures et notamment à la figure 3, la paroi inférieure 26 de la partie inférieure 14 du boîtier 13 se prolonge axialement vers le bas par une virole centrale de guidage 48 qui fait saillie au-delà de la face inférieure externe 50 de la paroi inférieure 26, cette virole étant par exemple reçue dans un trou complémentaire d'une plaque à circuit imprimé, non représentée, sur laquelle est monté le commutateur électrique 10. Selon un agencement global connu, l'organe unique d'actionnement 36 porte et entraîne une roue de codage 52 qui se présente sous la forme d'un disque horizontal en matière plastique isolante 54 délimité verticalement vers le haut par une face supérieure annulaire 56 et dont la face inférieure crénelée reçoit et entraîne en rotation un élément conducteur 60 en forme d'étoile comportant ici, à titre d'exemple, huit branches 62. Comme on peut le voir en détails, notamment aux figures 3 et 7, la partie centrale la du disque 54 est complémentaire des tronçons 40 et 42 de l'organe unique d'actionnement étagé 36 et il est prévu des formes complémentaires pour l'entraînement en rotation sans glissement de la roue de codage 52 par l'organe unique d'actionnement 36 (voir figure 7). Les pattes ou branches 62 sont conçues pour coopérer ou non, en fonction de la position angulaire de l'organe unique d'actionnement 36 et donc de la roue de codage 52 par rapport au boîtier 13, avec des éléments de contact électrique fixes appartenant à une première série 70 d'éléments de contact. Comme on peut le voir notamment à la figure 1, cette première série d'éléments de contact 70 comporte un contact central commun 72 à deux branches horizontales parallèles et espacées transversalement dont chacune se termine par une extrémité libre de contact 74 de forme incurvée avec sa convexité tournée verticalement vers le haut pour coopérer en permanence avec l'anneau central 61 qui relie entre elles les branches 62 de l'élément conducteur 60 en forme d'étoile de la roue de codage 52. Le contact central fixe commun 72 comporte une patte commune de raccordement 76 qui fait saillie latéralement à l'extérieur du boîtier, la partie horizontale plane 78 de liaison entre la patte 76 et les branches 74 étant reçue serrée verticalement au niveau du plan de joint P et dans une forme complémentaire formée par exemple dans la face annulaire 24, pour immobiliser le contact commun 72 en position montée dans la cavité 30. La première série d'éléments de contact électrique 70 comporte aussi deux éléments distincts de contact 80 et 82 pour constituer un codage rotatif à deux voies selon qu'une branche 62, en fonction de la position angulaire de l'organe unique d'actionnement 36, établi le contact électrique entre une branche 74 et l'un ou l'autre des éléments 80 ou 82. De la même manière que pour le contact central commun 72, chaque élément de contact 80,82 comporte une extrémité libre incurvée 84, 86 destinée à coopérer avec une branche 62, et chaque élément de contact comporte une patte de raccordement 88, 90 et une partie horizontale de liaison 92, 94. On décrira maintenant les différents composants qui permettent, grâce à un actionnement axial de l'organe d'actionnement unique 36, de produire une impulsion de validation. Ces composants comprennent notamment un dôme conducteur 100 et une deuxième série 102 d'éléments de contact électrique fixes portés par la partie inférieure 14 du boîtier 13. Ces composants constituent, de manière global connue, un commutateur électrique monostable simple. De manière connue, les éléments de contact électrique de la série 102 se présentent sous la forme d'inserts métalliques noyés dans la matière plastique moulée de la partie inférieure 14, qui, pour faciliter la compréhension de leur constitution, sont aussi représentés de manière éclatée à la figure 1. Ces éléments de contact électrique comportent un contact central commun 104 avec une partie centrale annulaire 106 et une patte de raccordement 108 qui fait saillie latéralement en dehors de la partie inférieure 14 du boîtier 13. Les éléments de contact électrique de la série 102 comportent aussi un contact périphérique annulaire commun 110 qui comporte deux pattes de raccordement 11 2. De manière connue, et comme on peut le voir notamment à la figure 3, les parties annulaires 106 et 114 des deux éléments de contact électrique 104 et 110 sont affleurantes dans le fond 32 de la partie inférieure 14 du boîtier de manière à pouvoir coopérer avec le dôme conducteur déformable élastiquement 100 dont la partie périphérique 116 est toujours en contact avec l'anneau 114 et dont la partie centrale 118, lorsque le dôme 100 est dans son état stable de repos illustré sur les figures, est situé verticalement au-dessus de l'anneau 106. L'enfoncement vertical vers le bas, à l'encontre de son élasticité propre, du dôme 100 provoque la venue en contact de sa partie centrale 118 avec l'anneau 106 pour établir un contact électrique entre les deux éléments de contact électrique 104 et 110. Afin de permettre le passage du tronçon d'extrémité libre inférieur 44 de guidage de l'organe unique d'actionnement 36, le dôme 100 comporte un trou central 120 à travers lequel le tronçon 44 est reçu avec jeu radial. Afin de constituer un organe de commande axiale du déclenchement du dôme 100, l'organe unique d'actionnement 36 agit sur la partie centrale 118 de celui-ci pour l'enfoncer verticalement vers le bas, À cet effet, et selon l'exemple réalisation de l'invention illustré aux figures, l'organe unique d'actionnement 36 agit sur la partie centrale 118 du dôme 100 par l'intermédiaire d'une collerette annulaire 122 appartenant au disque en matière plastique 54 de la roue de codage 52. Cette collerette 122 définit un épaulement annulaire 124 qui est orienté axialement vers le bas et qui coopère avec la face supérieure en vis-à-vis de la partie centrale 118 du dôme 100. Les dimensions des différents composants sont telles que, comme on peut le voir notamment à la figure 3 et dans la position stable de repos du dôme 100, que cette dernière fait fonction de ressort de rappel élastique, verticalement vers le haut, de l'organe unique d'actionnement 36 en agissant sur la collerette 122 de la roue de codage 52 qui repousse verticalement vers le haut l'organe unique d'actionnement 36 auquel elle est liée en rotation et en translation axiale. La position de repos vers le haut de la roue de codage 52, et donc de l'organe unique d'actionnement 36, étant déterminée par la venue en butée de la face supérieure 56 du disque 54 de la roue de codage 52 contre la face inférieure en vis-à-vis 126 d'une portion annulaire en relief 128 formée centralement dans la face inférieure interne 34 de la partie supérieure 12 du boîtier 13. Ainsi, en partant de la position de repos illustrée à la figure 3, et quelle que soit à cet instant la position angulaire de l'organe unique d'actionnement 36, et donc de la roue de codage 52, il est possible de déformer le dôme 100 en agissant sur l'organe unique d'actionnement 36, faisant alors fonction de bouton poussoir, pour entraîner en translation axiale vers le bas la roue de codage 52, et donc la collerette 122, qui agit par son épaulement 124 sur le dôme 100. Lors de l'action axiale de validation, la roue de codage 52 se déplace verticalement avec l'organe unique d'actionnement 36 et elle déforme élastiquement les branches des contacts électriques 72, 80 et 82 qui fléchissent à la manière de poutres encastrées. Lors de cet enfoncement, il se produit un effet d'autonettoyage entre les extrémités libres incurvées convexes 74, 84, 86 des branches des contacts de la première série 70 et les parties correspondantes en contact de la face inférieure de l'étoile 60, 61, 62. A titre de variante non représentée, il est possible de réaliser l'épaulement de commande venu de matière avec l'organe unique d'actionnement 36. Pour réaliser l'assemblage des deux parties 12 et 14 du boîtier 13, c'est-à-dire pour réaliser la fermeture du boîtier avec tous ses composants dans la cavité 30, il peut par exemple être prévu des moyens de liaison par emboîtement élastique, ou clipsage, qui sont ici représentés à titre d'exemple sous la forme de quatre plots 130 qui s'étendent verticalement vers le haut depuis les quatre angles opposés de la face supérieure annulaire 24 de la partie inférieure 14 pour être reçu chacun à travers un trou complémentaire 132 formé dans la partie supérieure 12 du boîtier 13, chaque plot 130 comportant un bourrelet supérieur 134 de retenue verticale. A titre de variante, les bourrelets 134 peuvent êtrE réalisés après assemblage par sertissage à chaud. La conception selon l'invention permet d'obtenir ur commutateur de dimensions très réduites dans la mesure où outre son épaisseur ou hauteur de 2,75 mm, sa largeur et se longueur sont respectivement égales à 7 et 8 mm. REVENDICATIONS 1. Commutateur électrique (10) rotatif et à actionnement axial du type comportant un organe unique (36) d'actionnement qui est monté à rotation et en coulissement axial selon son axe (A) de rotation, dans un boîtier (13) du commutateur, de manière à entraîner en rotation une roue (52) supérieure de codage qui coopère avec une première série (70, 72, 80, 82) d'éléments de contact portés par le boîtier (13), et de. manière à constituer l'organe de commande axiale du déclenchement d'un élément conducteur inférieur (100) déformable élastiquement, à partir d'une position stable de repos, pour qu'il coopère avec une deuxième série (1 02, 104, 110) d'éléments de contact fixes portés par le boîtier (13), et du type dans lequel un tronçon supérieur (40) de l'organe unique (36) d'actionnement est guidé en rotation et en coulissement axial, dans une partie supérieure complémentaire (12, 18) du boîtier (13), caractérisé en ce que le tronçon d'extrémité inférieure (44) de l'organe unique (36) d'actionnement s'étend axialement vers le bas à travers l'élément conducteur inférieur (100, 120) et est guidé en rotation et en coulissement axial dans une partie inférieure complémentaire (14, 46) du boîtier (13). 2. Commutateur électrique (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le tronçon d'extrémité inférieure (44) de l'organe unique (36) d'actionnement est un tronçon cylindrique qui est reçu dans un trou complémentaire (46) formé dans une paroi inférieure (14, 26) du boîtier (13). 3. Commutateur électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la roue (52) de codage est solidaire axialement de l'organe unique (36) d'actionnement. 4. Commutateur électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe unique (36) d'actionnement comporte une collerette (122) de commande axiale du déclenchement de l'élément inférieur conducteur dont le diamètre est supérieur au diamètre du tronçon d'extrémité inférieure (44) de l'organe unique (36) d'actionnement et qui délimite un épaulement (124) orienté axialement vers le bas qui s'étend en regard d'une partie en vis-à-vis (118) de la face supérieure de l'élément inférieur conducteur (100). 5. Commutateur électrique (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément inférieur conducteur (100) déformable élastiquement constitue le ressort de rappel de l'organe unique (36) d'actionnement, verticalement vers le haut, dans une position correspondant à l'état stable de repos de l'élément inférieur conducteur. 6. Commutateur électrique (10) selon Vu n e des revendications 4 ou 5 prise en combinaison avec la revendication 3, caractérisé en ce que la collerette de commande (122) appartient à la roue (52) de codage. 7. Commutateur électrique (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément inférieur conducteur (100) déformable élastiquement rappelle l'organe unique (36) d'actionnement, verticalement vers le haut, dans une position de repos déterminée par la venue en butée de la face supérieure (56) de la roue (52, 54) de codage contre une partie en vis-à-vis (126, 128) de la face inférieure interne (34)d'une paroi supérieure (16) du boîtier (13). 8. Commutateur électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (13) comporte une partie supérieure (12) et une partie inférieure (14) creuses qui délimitent entre elles une cavité interne (30) dans laquelle sont agencés les différents composants (36, 52, 70, 102) du commutateur, et en ce que la partie supérieure (12) comporte une paroi supérieure horizontale (16) comportant un passage (18) au travers duquel fait saillie axialement vers le haut l'extrémité libre supérieure (38) de l'organe unique (36) d'actionnement pour constituer une queue de manoeuvre en rotation et en coulissement axial de l'organe unique (36) d'actionnement. 9. Commutateur électrique (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les éléments de contact électrique de ladite première série (70) sont montés maintenus verticalement entre les deux parties supérieure (12) et inférieure (14) du boîtier (13) au niveau du plan de joint horizontal (P) de raccordement des deux parties.