Brevet FR2799303A1 — publié le 20010406

Commutateur électrique pour tableau de commande, notamment pour équipement de véhicule automobile L'invention se rapporte aux commutateurs électriques, ou commutateurs de puissance, pour tableaux de commande, notamment pour les équipements de véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un commutateur électrique du type comprenant un jeu de pistes électriquement conduc- trices, sensiblement coplanaires et de géométries choisies, un corps monté à rotation autour d'un axe perpendiculaire au plan des pistes, et un curseur porté par le corps et présen- tant des bras élastiquement déformables munis chacun d'un plot propre à assurer un contact électrique avec une piste, de sorte que le corps peut être amené dans des positions angulaires actives définies, pour chacune desquelles une liaison électrique est établie entre deux pistes. Un commutateur de ce genre est enseigné par exemple par la publication FR 2 663 455. Il est généralement utilisé pour commander un moteur électrique pouvant entraîner, par exemple, une hélice ou une turbine propre à forcer un flux d'air dans un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de véhicule automobile. Dans un commutateur électrique de ce genre, le jeu de pistes comprend habituellement une pluralité de pistes primaires et une piste secondaire d'alimentation, tandis que les bras du curseur sont habituellement rigides et comprennent au moins un bras propre à venir en contact permanent avec la piste secondaire d'alimentation, et un autre bras propre à venir en contact avec l'une des pistes primaires, et cela en fonction de la position angulaire donnée au corps. Dans un tel commutateur, on prévoit habituellement que certaines des pistes soient connectées à des résistances électriques de valeurs différentes permettant ainsi, en fonction de la position du commutateur, d'obliger le moteur à tourner à une vitesse choisie par l'utilisateur. Pour éviter toute interférence entre des pistes adjacentes, celles-ci sont écartées les unes des autres. Or, comme les plots des bras sont soumis à une force élasti- que tendant à les solliciter vers les pistes, lorsqu'un plot passe d'une piste à une autre, il tombe dans l'intervalle qui sépare ces deux pistes, si bien qu'il en résulte un léger blocage s'opposant à la rotation du corps portant le curseur. Ce phénomène de blocage tend à augmenter avec l'usure et se traduit par un fonctionnement avec à-coups qui manque de douceur et qui en outre peut conduire à maintenir le corps dans une position intermédiaire non désirée, comprise entre deux positions angulaires actives. Par ailleurs, de tels commutateurs nécessitent des moyens d'indexation pour permettre de placer automatiquement le corps du commutateur dans une position angulaire active bien définie. Ces moyens d'indexation comprennent le plus souvent une bille soumise à l'action d'un ressort, portée par exemple par le corps, et propre à s'encastrer dans des cavités appropriées pour définir à chaque fois une position angulaire précise. Cette solution nécessite des aménagements particuliers qui compliquent la structure du commutateur. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvé- nients précités. Elle vise en particulier à procurer un commutateur électrique possédant des modes de passage particulièrement doux, en sorte que le passage d'une position angulaire à une autre s'effectue sans à coups et sans nécessiter d'efforts impor- tants de l'utilisateur. L'invention vise aussi à procurer un tel commutateur électri- que qui permet une indexation particulièrement simple du corps du commutateur en sorte que ce dernier peut être amené facilement dans une position angulaire active choisie. Elle vise également à procurer un tel commutateur électrique qui trouve une application particulière dans la commande des équipements de véhicule automobile. L'invention propose à cet effet un commutateur électrique du type défini en introduction, lequel comporte un arbre de commande sur lequel le corps est monté en translation axiale tout en étant solidaire en rotation, et dans lequel des moyens de déplacement sont prévus pour éloigner le corps du plan des pistes lorsque ce corps passe d'une position angulaire active à une autre, ce qui permet de diminuer temporairement le frottement des plots de contact sur les pistes. Ainsi, lorsque le corps est entraîné en rotation pour passer d'une position angulaire active à une autre, il est en même temps déplacé en translation axiale, ce qui allège le frottement des plots de contact entre ces deux positions. A cet égard, il est possible soit de diminuer temporairement ce frottement, soit même de le supprimer complètement. Dans tous les cas, le plot peut passer facilement d'une piste à une autre sans venir se bloquer dans l'intervalle compris entre ces deux pistes. Par l'expression "plot de contact" on désigne ici une zone de contact formée en saillie sur un bras du curseur, par exemple par emboutissage ou par apport de matière. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, les moyens de déplacement comprennent une bague crantée fixe solidaire des pistes et une bague crantée mobile solidaire du corps, lesdites bagues présentant des dents respectives de formes conjuguées, en sorte que lesdites bagues peuvent être amenées soit dans une configuration rapprochée en laquelle leurs dents respectives sont engagées pour définir lesdites positions angulaires actives, soit dans une configuration éloignée en laquelle leurs dents respectives sont désenga- gées, ce qui permet de passer d'une position angulaire active à une autre position angulaire active par rotation du corps. Ainsi, ces deux bagues crantées s'apparentent à des couronnes munies de dents de chant et qui peuvent donc soit être engagées ou embrayées ou au contraire être dégagées ou débrayées. Lorsque lesdites bagues sont dans la configuration rappro- chée, elles peuvent être amenées dans l'une des positions angulaires actives, en laquelle la pression de contact des plots est la plus forte. Ensuite, lorsque ces deux bagues sont éloignées mutuellement, la bague crantée mobile peut être déplacée en rotation pour être amenée dans une autre position angulaire choisie, qui peut être une position angulaire adjacente ou non à la position de départ. Lors de ce changement de position, du fait de l'éloignement mutuel des deux bagues, le frottement des plots est allégé, si bien que le passage s'effectue dans des conditions douces. Ces bagues crantées ont en outre l'avantage de constituer des moyens d'indexation. Il en résulte également l'avantage que la bague mobile ne peut rester dans une position intermédiaire entre deux positions actives, étant donné qu'une telle position intermé- diaire est nécessairement instable. De préférence, les dents respectives de la bague crantée fixe et de la bague crantée mobile sont des dents de chant ayant des pentes d'inclinaison choisie aptes à permettre leur éloignement axial lorsque le corps est entraîné en rotation par l'axe de commande. Avantageusement, le commutateur comprend un organe élastique de rappel tendant à solliciter la bague crantée fixe et la bague crantée mobile vers leur configuration rapprochée. Cet organe élastique de rappel est avantageusement un ressort hélicoïdal de compression enfilé autour de l'arbre de commande et interposé entre une rondelle d'appui de l'arbre de commande et un plateau du corps, à l'opposé du curseur. Dans une forme de réalisation préférée, le commutateur com- prend un boîtier propre à être traversé par l'arbre de commande et une platine propre à définir un support pour le jeu de pistes, et des moyens d'assemblage pour assembler le boîtier et la platine. Par le terme "boîtier", on désigne ici un élément qui est destiné à être traversé par l'arbre de commande. Cet élément peut faire partie du commutateur proprement dit ou faire partie par exemple d'un tableau de commande sur lequel est monté le commutateur. Ainsi, il peut s'agir notamment d'une façade d'un tableau de commande. De préférence, le corps comprend un fût propre à être traversé par l'arbre de commande, et ce fût est muni d'au moins une cannelure interne propre à recevoir une nervure axiale de l'arbre de commande. Dans une forme de réalisation préférée, l'un au moins des bras du curseur, appelé "bras extérieur", est prolongé radialement vers l'extérieur par une languette propre à venir en appui sur une voie de came fixe qui entoure le jeu de pistes et présente une forme au moins en partie circulaire centrée sur l'axe de rotation du corps et une hauteur axiale variable permettant d'éloigner le plot de contact des pistes lorsque ce plot passe d'une piste à une autre lors du passage d'une position angulaire active à une autre. La voie de came précitée est avantageusement formée sur une platine du commutateur qui supporte le jeu de pistes. Dans une forme de réalisation, le jeu de pistes comprend une pluralité de pistes primaires et une piste secondaire d'alimentation, et les bras comprennent au moins un bras dont le plot de contact est propre à venir en contact avec les pistes primaires et au moins un bras dont le plot de contact est propre à venir en contact avec la piste secondaire d'alimentation, ou en vis-à-vis de cette dernière. Dans une telle réalisation, les pistes primaires sont avantageusement disposées au moins en partie autour de la piste secondaire d'alimentation, et les bras comprennent au moins un bras extérieur dont le plot de contact est propre à venir en contact avec les pistes primaires et au moins un bras intérieur dont le plot de contact est propre à venir en contact avec la piste secondaire d'alimentation. Les bras du commutateur ont avantageusement chacun une forme coudée en arc de cercle et ils sont alors découpés dans une plaque métallique conductrice. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexes, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un commutateur électrique selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe axiale du commutateur à l'état monté. - la figure 3 est une vue de dessus du curseur du commuta- teur; - la figure 4 est une vue de dessus montrant le curseur et le jeu de pistes; - la figure 5 est une vue de dessus d'un autre curseur dans une variante de réalisation; - la figure 6 est une vue partielle en coupe axiale du commutateur de la figure 1; et - la figure 7 est une vue d'extrémité d'une bague crantée. Le commutateur électrique représenté à la figure 1 comprend un corps 10, encore appelé "porte-curseur", propre à être entraîné en rotation par un arbre de commande 12 autour d'un axe X-X. L'arbre de commande 12 est propre à traverser un bossage 14 d'un boîtier 16 qui fait partie d'un tableau de commande. Ce tableau de commande peut être par exemple compris dans une planche de bord de véhicule automobile pour piloter un équipement, par exemple un moteur électrique. Le corps 10 porte un curseur 18 muni de bras souples et élastiquement déformables (qui seront décrits plus loin) et coopérant avec un jeu de pistes 20, encore appelé "nappe de pistes". Ce jeu de pistes 20 est porté par une platine 22 qui peut être assemblée au boîtier 16 par des moyens d'assemblage appropriés, dans l'exemple par des broches 24 issues de la platine pour s'encastrer dans des évidements 26 de forme conjuguée que comporte le boîtier 16 (figure 2). La platine 22 peut faire partie du commutateur proprement dit ou de l'équipement. Le corps 10 comprend un fût 28 propre à être traversé axialement par l'arbre de commande 12 et un plateau circu- laire 30 qui présente une face 32 adaptée pour supporter le curseur 18. Le fût 28 est muni de trois cannelures internes 34 propres à coopérer respectivement avec trois nervures axiales 36 que comporte l'arbre de commande. Il en résulte que le corps 10 peut se déplacer axialement par rapport à l'arbre de commande 12, tout en restant solidaire en rotation de ce dernier. Les nervures 36 s'étendent jusqu'à une rondelle d'appui 38. Cette dernière est munie d'un ergot 40 propre à venir coopérer avec au moins une butée 42 prévue à l'intérieur du fût 14 (figure 2) pour limiter la course angulaire de rotation de l'arbre de commande 12. Le plateau 30 du corps 10 comporte une autre face 43 qui est dirigée face à la rondelle 38 de l'arbre 12 pour servir d'appui à un ressort élastique de rappel 44 (figure 7) qui est interposé entre le plateau 30 et la rondelle 38. Le ressort 44 est ici un ressort hélicoïdal de compression. On comprendra que lorsque le boîtier 16 et la platine 22 sont assemblés, le ressort 44 tend à solliciter le corps 10 en direction de la platine 22 et, par conséquent, à rapprocher le curseur 18 du jeu de pistes 20. L'arbre 12 comporte une extrémité 46 (figures 1 et 2) qui dépasse à l'extérieur du fût 14 et qui est propre à recevoir un bouton de commande 48 (figure 2). Le jeu de pistes comprend une pluralité de pistes électrique- ment conductrices, sensiblement co-planaires et de géométrie choisie. Ces pistes sont dans un plan qui est perpendiculaire à l'axe de rotation XX du corps 10. Ce jeu 20 comprend (figures 1 et 4) quatre pistes primaires -1 à 50-4 en forme de segments d'arc de cercle centrés sur l'axe X-X. Ces pistes sont séparées les unes des autres et munies de lames respectives 52-1 à 52-4 qui sont repliées et coudées le long d'un prolongement 54 de la platine 22 (figure 1). Ces pistes primaires entourent une piste secondaire 56 de forme annulaire, centrée autour de l'axe X-X et pourvue d'une languette 58 qui est disposée à côté de la languette 52-1 précitée. La piste secondaire d'alimentation 56 est reliée à un générateur de courant ou de tension. Les pistes sont agencées les unes à côté des autres dans la zone annulaire, en dessous du curseur 18. La piste secondaire d'alimentation 56 forme une bande de forme générale circulaire dont l'un des contours occupe plus de la moitié de la circonférence interne de la zone annulaire. Les pistes primaires 50-1 à 50-4 sont disposées sur la partie complémentaire de ladite zone annulaire. Chaque piste est indépendante et électriquement isolée de ses deux voisines. Ces pistes sont prévues pour être connectées, par l'intermé- diaire de résistances (non représentées), à un moteur électrique (non représenté) pour permettre, selon la position du commutateur, et notamment du curseur, de forcer le moteur à tourner à une vitesse choisie par l'utilisateur. Ainsi, lorsque le courant circule dans la piste primaire -1, le moteur fonctionne selon une première vitesse, et ainsi de suite. Pour que le moteur électrique puisse être alimenté, il faut relier une piste primaire à la piste secondaire d'alimenta- tion 56 grâce au curseur 18. On décrira maintenant la structure particulière du curseur 18 en référence à la figure 3. Le curseur 18 est prédécoupé dans un disque plan de préférence métallique. Il comprend une partie centrale 60 en forme d'anneau muni de deux prolonge- ments 62 et 64 diamétralement opposés. A partir du prolonge- ment 62 s'étendent deux bras 66, encore appelés "bras extérieurs", qui ont chacun une forme en arc de cercle centrés sur l'axe X-X et qui sont terminés chacun par un plot de contact 68. Les deux plots de contact sont proches l'un de l'autre mais ne peuvent se toucher. A partir du prolongement 64 s'étendent deux autres bras 70, encore appelés "bras intérieurs", qui ont chacun une forme en arc de cercle et se terminent par des plots de contact respectifs 72 qui sont situés de part et d'autre du prolonge- ment 62. Les plots de contact 68 et 72 sont de préférence obtenus chacun par emboutissage localisé du bras correspon- dant. Ainsi on comprendra que les plots 68 sont propres à venir simultanément en contact avec l'une des pistes primaires 50-1 à 50-4, tandis que les deux plots 72 sont propres à rester en contact avec la piste secondaire d'alimentation 56, compte tenu de l'élasticité des bras du curseur. Dans une variante de réalisation représentée à la figure 5, chacun des bras extérieurs 66 est prolongé radialement vers l'extérieur par une languette 74 dont la fonction sera expliquée en référence à la figure 6. Comme on peut le voir sur la figure 6, la platine 22 est munie d'une bague crantée fixe 76 qui est donc solidaire des pistes. Cette bague crantée est propre à coopérer avec une bague crantée mobile 78 solidaire du corps 10. Ces deux bagues sont de même diamètre et disposées coaxiales et elles ont des dents respectives 80 et 82 de forme conjuguées disposées sur le chant desdites bagues. Ces dents ont des formes et des inclinaisons choisies et elles sont propres à coopérer entre elles pour pouvoir s'engrener dans une configuration rapprochée (configuration basse) et se désen- grener dans une configuration éloignée (position haute). Ces deux positions sont représentées schématiquement par la double flèche sur la figure 6. Comme on peut le voir sur la figure 7, les dents sont au nombre de six et définissent ainsi six positions angulaires respectives disposées chacune à 60 les unes des autres. En fait, une des six positions est interdite compte tenu de la présence de l'ergot 40 qui limite l'angle de débattement du corps 10. On trouve cinq positions différentes: une position neutre qui correspond à une vitesse nulle du moteur électrique et quatre vitesses de rotation différentes dudit moteur. On comprendra que le ressort de rappel 44 tend à rapprocher les deux bagues crantées vers leur configuration rapprochée. Dans cette configuration rapprochée, les bagues crantées il coopèrent et placent automatiquement le corps 10 et donc le curseur 18 dans une position angulaire définie correspondant à une position active, ce qui procure une indexation. Lorsque l'on veut passer d'une position active à une autre, il suffit d'exercer une rotation sur le bouton 48 ce qui déplace le corps et donc le curseur d'une fraction de tour. Au cours de ce mouvement, les pentes respectives des dents viennent glisser les unes contre les autres ce qui provoque l'éloignement du corps 10 et permet de passer à une autre position angulaire. Lors de ce mouvement de rotation, qui correspond à une transition, les bras du curseur s'infléchis- sent, ce qui diminue le frottement et donc la pression exercée par les plots des bras sur les pistes. Dans une forme de réalisation avantageuse, le dispositif comprend en outre une voie de came 84 fixe qui entoure le jeu de pistes et est portée par la platine 22. Cette voie de came possède une forme au moins en partie circulaire centrée sur l'axe de rotation X-X et elle possède une hauteur axiale variable. Les languettes 74 des bras extérieurs 66 (figures et 6) viennent appuyer sur la voie de came 84, cette dernière possédant une hauteur plus importante en certains endroits pour permettre de soulever le bras correspondant. Ceci permet d'écarter les plot 68 des pistes et de faciliter ainsi la transition d'une position active à une autre position active. Les languettes 74 servent ainsi à soulever indépendamment et successivement les deux bras 66 pendant la rotation du corps afin de diminuer les effets négatifs résultant habituel- lement du passage d'un plot d'une piste à une autre piste. On empêche ainsi que le plot ne tombe dans l'intervalle entre deux pistes, ce qui évite une usure et un arrachement local des plots de contact et des bords des pistes. L'invention trouve une application particulière à la commande d'un moteur électrique pour un équipement de véhicule automobile, par exemple pour la commande d'un ventilateur ou d'un pulseur d'une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite précédemment à titre d'exemple et s'étend à d'autres variantes. On comprendra notamment qu'il est possible d'envisager d'autres moyens de déplacement pour éloigner le corps du plan des pistes lorsque ce dernier passe d'une position angulaire active à une autre. Notamment, ces moyens de déplacement peuvent être combinés ou non aux moyens d'indexation. Revendications 1. Commutateur électrique pour tableau de commande, notamment pour un équipement de véhicule automobile, du type comprenant un jeu de pistes électriquement conductrices (50-1 à 50-4; 56), sensiblement coplanaires et de géométries choisies, un corps (10) monté à rotation autour d'un axe (XX) perpendiculaire au plan des pistes, et un curseur (18) porté par le corps et présentant des bras élastiquement déformables (66, 70) munis chacun d'un plot de contact (68, 72) propre à assurer un contact électrique avec une piste, de sorte que le corps peut être amené dans des positions angulaires actives définies, pour chacune desquelles une liaison électrique est établie entre deux pistes, caractérisé en ce qu'il comporte un arbre de commande (12) sur lequel le corps (10) est monté en translation axiale tout en étant solidaire en rotation, et en ce que des moyens de déplacement (78, 80, 44) sont prévus pour éloigner le corps du plan des pistes lorsque le corps passe d'une position angulaire active à une autre, ce qui permet de diminuer temporairement le frottement des plots de contact (68, 72) sur les pistes. 2. Commutateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de déplacement comprennent une bague crantée fixe (76) solidaire des pistes et une bague crantée mobile (78) solidaire du corps (10), qui présentent des dents respectives (80, 82) de formes conjuguées, en sorte que lesdites bagues peuvent être amenées soit dans une configuration rapprochée en laquelle leurs dents respectives sont engagées pour définir les dites positions angulaires actives, soit dans une configuration position éloignée en laquelle leurs dents respectives sont désengagées ce qui permet de passer d'une position angulaire active à une autre position angulaire active par rotation du corps. 3. Commutateur électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les dents respectives (80, 82) de la bague crantée fixe (76) et de la bague crantée mobile (78) sont des dents de chant ayant des pentes d'inclinaison choisie aptes à permettre leur éloignement axial lorsque le corps (10) est entraîné en rotation par l'arbre de commande (12). 4. Commutateur électrique selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend un organe élastique de rappel (44) tendant à solliciter la bague crantée fixe (76) et la bague crantée mobile (78) vers leur configuration rapprochée. 5. Commutateur électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe élastique de rappel (44) est un ressort hélicoïdal de compression enfilé autour de l'arbre de commande (12) et interposé entre une rondelle d'appui (38) de l'arbre de commande et un plateau (30) du corps, à l'opposé du curseur. 6. Commutateur électrique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier (16) propre à être traversé par l'arbre de commande (12) et une platine (22) propre à définir un support pour le jeu de pistes (50-1 à 50-4; 56) et des moyens d'assemblage (24, 26) pour assembler le boîtier et la platine. 7. Commutateur électrique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le corps (10) comprend un fût (28) propre à être traversé par l'arbre de commande (12), et en ce que ce fût est muni d'au moins une cannelure interne (34) propre à recevoir une nervure axiale (36) de l'arbre de commande. 8. Commutateur électrique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'un au moins des bras (66) du curseur (18), appelé "bras extérieur", est prolongé radiale- ment vers l'extérieur par une languette (74) propre à venir en appui sur une voie de came (84) fixe qui entoure le jeu de pistes et présente une forme au moins en partie circulaire centrée sur l'axe de rotation (XX) du corps et présente une hauteur axiale variable permettant de soulever le plot de contact (68) dudit bras (66) des pistes, lorsque le plot passe d'une piste à une autre lors du passage d'une position angulaire active à une autre. 9. Commutateur électrique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la voie de came (84) est formée sur une platine (22) qui supporte le jeu de pistes. 10. Commutateur électrique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le jeu de pistes comprend une pluralité de pistes primaires (50-1 à 50-4) et une piste secondaire d'alimentation (56) , et en ce que les bras comprennent au moins un bras (66) dont le plot de contact (68) est propre à venir en contact avec les pistes primaires et au moins un bras (70) dont le plot de contact (72) est propre à venir en contact avec la piste secondaire d'alimen- tation. 11. Commutateur électrique selon la revendication 10, caractérisé en ce que les pistes primaires (50-1 à 50-4) sont disposées au moins en partie autour de la piste secondaire d'alimentation (56), et en ce que les bras comprennent au moins un bras extérieur (66) dont le plot de contact (68) est propre à venir en contact avec les pistes primaires et au moins un bras intérieur (70) dont le plot de contact (72) est propre à venir en contact avec la piste secondaire d'alimen- tation, ou en vis-à-vis de cette dernière. 12. Commutateur électrique selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les bras (66, 70) ont chacun une forme coudée en arc de cercle et sont découpés dans une plaque métallique conductrice.