Brevet FR2799570A1 — publié le 20010413

"Commutateur électrique perfectionné à effet tactile à plusieurs voies et à organe de déclenchement unique" La présente invention concerne un commutateur électrique à effet tactile. L'invention concerne plus particulierement 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 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 déclenche ment 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 représentés dans les documents FR-A-2.734.398 FR-A-2. .276. miniaturisation de plus en plus importante composants agencés dans les appareils électroniques et sont montés notamment sur une carte à circuit imprime, conduit a réduire de manière très importante les dimensions 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 commutateurs, il est souhaitable de réduire aussi le nombre composants électroniques associés aux commutateurs, s'agisse de composants discrets ou 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. Dans ce but, on a proposé dans le document VVO-A-99/28937 un commutateur électrique à effet tactile type mentionné précédemment de très petites dimensions qui permet de disposer de plusieurs voies de commutation sans faire appel à des composants électroniques complémentaires tels que des transistors. Dans ce document, le commutateur est du type comportant : - un support qui délimite un logement dans le fond duque 1 sont disposés au moins deux contacts électriques fixes; - une plaque de contact, réalisée en matériau conducteur, qui comporte au moins deux lames de contact, qui est disposée verticalement entre un organe d'actionnement du commutateur et le fond du logement et qui, sous l'action de l'organe d'actionnement, peut passer d'un état stable repos, dans lequel chaque lame de contact s'étend verticalement au- dessus d'un contact fixe associé, à un état actif contact dans lequel chaque lame est en contact avec son contact fixe associé ; et - un organe de déclenchement de forme générale bombée est déformable élastiquement, à partir état stable repos, sous l'action de l'organe d'actionnement qui agit sur partie centrale de l'organe de déclenchement selon une direction sensiblement perpendiculaire au fond du logement, en vue de permettre l'établissement de liaison électrique entre les contacts fixes par l'intermédiaire de la plaque contact. Selon la conception proposée dans ce document, la plaque intermédiaire de contact est interposée verticalement entre l'organe de déclenchement et le fond du logement et l'organe d'actionnement agit, directement ou indirectement, sur l'organe déclenchement. cours de sa course brusque vers le bas, partie centrale l'organe de déclenchement vient coopérer avec les extrémités libres des lames de contact de la plaque contact pour déformer ces dernières élastiquement vers le En fin de course de déclenchement, les lames de contact sont ainsi amenées toutes quasi simultanément en contact electrique, chacune avec son contact fixe associé. simple action de déclenchement sur l'organe unique déclenchement permet ainsi de relier électriquement entre elles les bornes de sortie, quasi simultanément, de manière à assurer une commutation de plusieurs voies electriques raccordées aux bornes de sortie du commutateur, exemple trois voies. Dans une telle conception, la partie centrale de l'organe déclenchement du type monostable vient "percuter" extrémités libres des lames de contact qui fléchissent elastiquement selon une course de déformation relativement importante. L'invention vise à proposer un autre exemple réalisation d'un commutateur électrique du type mentionne précédemment qui permet d'en améliorer la fiabilité et réduire encore les dimensions. Dans ce but, l'invention propose un commutateur caractérisé en ce que l'organe de déclenchement est interpose verticalement entre le fond du logement et une partie centrale la plaque de contact de manière à déterminer une position verticale haute de la plaque de contact correspondant à etat de repos. Grâce à cette conception, l'organe de déclenchement participe plus directement à l'établissement des liaisons electriques entre les lames de contact et leurs contacts fixes associés qui résultent de la course verticale vers le bas de plaque de contact. Les lames de contact ne sont légèrement fléchies en fin de course. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la plaque de contact comporte au moins une paire branches opposées de stabilisation, déformables élastique- ment, qui s'étendent depuis la partie centrale et dont les extrémités libres sont en appui contre le fond du logement - les lames de contact sont déformables élastiquement - les lames de contact s'étendent parallèlement les unes aux autres ; - chaque lame de contact s'étend dans le plan de plaque de contact ; les branches de stabilisation s'étendent sensiblement parallèlement aux lames de contact ; les lames de contact sont opposées par paires avec leurs racines reliées à la partie centrale de la plaque contact depuis laquelle elles s'étendent en porte-à-faux ; le commutateur comporte deux paires de lames contact qui sont susceptibles de coopérer avec quatre contacts fixes associés ; la plaque de contact comporte une paire de branches de stabilisation qui sont disposées transversalement entre deux paires de lames de contact ; la plaque de contact comporte deux paires branches de stabilisation qui sont disposées transversalement entre deux paires adjacentes de lames de contact ', tous les contacts fixes sont situés sensiblement dans un même plan ; l'une des lames de contact de la plaque de contact déformée de manière permanente pour que son extrémité libre soit en permanence en contact électrique avec un contact électrique fixe associé, indépendamment de l'état de la plaque de contact. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui suit pour compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexes dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective éclatée illustre un support porte-contacts fixes, un organe déclenchement et une plaque de contact appartenant à un commutateur électrique à effet tactile réalisé conformément enseignements de l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessus illustre les différents composants de la figure 1 en position assemblée et l'état stable de repos de l'organe de déclenchement et de la plaque de contact, avec arrachement partiel la plaque de contact ; - la figure 3 est une vue en section longitudinale selon la ligne 3-3 de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en section longitudinale selon la ligne 4-4 de la figure 2 ; - les figures 5 et 6 sont des vues similaires à celles des figures 3 et 4 sur lesquelles l'organe de déclenchement et la plaque de contact, avec ses lames de contact, sont illustrés en position d'établissement du contact entre les différentes voies du commutateur -, et - la figure 7 est une vue partielle de dessus similaire à celle de la figure 2 qui illustre une variante de réalisation. On a représenté sur la figure 1 un support porte- contacts 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 ici de forme générale parallélépipédique rectangle. Le corps 12 est délimité par des faces latérales transversales 14 et longitudinales 16, par 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 Le commutateur comporte aussi des moyens d'actionnement ainsi qu'une plaque supérieure de fermeture de conceptions connues (non représenté). 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 commutateur 10, soit située dans le fond plan 25 de ce dernier, en s'étendant legèrement en relief au-dessus du fond, tandis que son extrémité extérieure 30 fait saillie longitudinalement à l'extérieur du boîtier 12, au-delà de face latérale transversale 16, pour constituer une borne raccordement dans cette conception, permet le montage commutateur sur une carte à circuit imprimé (non représentée), par exemple selon la technique du report à plat composants. Les contacts fixes 26 sont ici au nombre de quatre qui etendent longitudinalement parallèlement uns aux autres qui sont associés par paires de contacts fixes 26 alignés longitudinalement deux à deux dans le fond 25 du logement Les faces supérieures des extrémites intérieures de contact 28 sont situées dans un même plan parallèle au plan fond 25. 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 genérale de dôme bombé en calotte sphérique dont le contour inférieur circulaire 38 est de forme et de dimensions complémentaires de celles d'une cavité 32 aménagée dans fond logement et qui est délimitée par une surépaisseur péripherique 34 et par quatre cloisons verticales d'orientation longitudinale, adjacentes aux extrémités intérieures 28 des contacts fixes 26 et dont les extrémites libres participent au positionnement du dôme monostable 36 en coopérant avec son bord inférieur 38. contour inférieur 38 du dôme délimite un plan général inférieur d'appui de l'organe de déclenchement dans fond 25 du logement 22. concavité générale de l'organe de déclenchement est tournée vers le fond 25 et l'organe de déclenchement susceptible d'être déformé, à l'encontre de son élasticité propre, selon une direction verticale de déclenchement V et a partir son état stable de repos illustré aux figures 1, 2 et vers un état instable de déclenchement illustré aux figures 5 6. Selon une conception connue, l'organe déclenchement 36 change d'état de manière brusque, au-dela d'une course déterminée de déclenchement, de manière a 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, à l'aide d'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 verticalement entre l'organe d'actionnement (non représenté) et l'organe de déclenchement 36. 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 grille illustrée à titre d'exemple sur les figures. Dans l'exemple illustré sur les figures dans lequel le boîtier isolant 12 comporte quatre contacts fixes 26, 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. Comme les contacts fixes 26, les lames de contact 50 sont parallèles entre elles sont alignées deux à deux par paires. . En effet, comme on peut le voir plus particulièrement aux figures 1 et 2, chaque lame de contact étend longitudinalement en porte-à-faux, à partir d'u n e partie centrale 46, en forme de bande transversale, et la longueur de chaque lame de contact est telle que son extremité libre arrondie 52 se situe au droit de l'extrémité intérieure d'u n contact fixe associé 26 du boîtier 12. Dans l'état de repos de la plaque de contact les lames de contact 50 s'étendent dans le plan général la plaque de contact 44. Chaque paire de deux lames de contact alignées longitudinalement est, dans cet exemple de realisation, agencée à une extrémité transversale de la partie centrale 46 de la plaque de contact. Entre les deux paires de lames de contact 50 à partir du tronçon central de la partie centrale 46 de la plaque 44, s'étendent longitudinalement deux branches opposées 54 de stabilisation et d'appui de la plaque de contact 44. En vue de dessus, comme on peut le voir à la figure 2, chaque branche 54 de stabilisation s'évase depuis sa racine qui la relie à la partie centrale 46 de la plaque 44. Chaque branche de stabilisation 54 est cambrée verticalement vers le bas tandis que la partie centrale 46 est plane et horizontale. Ainsi, le bord d'extrémité libre 56 de chaque branche de stabilisation prend appui contre une partie en vis-à-vis du fond 25 qui est délimitée transversalement par les cloisons 40 et longitudinalement par la surépaisseur 34. Ainsi, les branches de stabilisation déterminent une position verticale haute de repos du plan général de la plaque 44, dans lequel s'étendent les lames de contact 50, et elles positionnent la plaque, longitudinalement et transversalement dans le logement 22. La position haute de repos de la plaque de contact 44 est telle que la face inférieure 47 de sa partie centrale est légèrement espacée de la face supérieure convexe 37 du dôme 36. Par précontrainte des branches de stabilisation 54, l'organe d'actionnement amène la face inférieure 47 au contact du dôme 36, 37. Dans cette position, il existe bien entendu un jeu vertical entre chaque lame de contact 50 l'extrémité intérieure 48 du contact fixe associé 26, comme peut le voir à la figure 4. Le fonctionnement du commutateur 10 qui vient d'être décrit est le suivant. En partant de la position de repos illustrée a la figure 2, l'utilisateur provoque le déclenchement en agissant directement, ou indirectement, sur la partie centrale 46 de l'organe de déclenchement 36 (verticalement vers le bas) pour agir simultanément sur le dôme 36 et provoquer le déclenchement, à partir de la position stable illustrée aux figures 3 et 4, c'est à dire pour provoquer la déformation brusque du dôme 36 qui atteint sa conformation instable sa position illustrée à la figure 5. Du fait de la course brusque vers le bas du dôme la partie centrale 46 de la plaque de contact 44 qui est "pincee" verticalement entre l'organe d'actionnement et le dôme chute brusquement et l'ensemble de la plaque de contact change ainsi d'état pour atteindre sa position verticale basse illustrée aux figures 5 et 6. Cette course vers le bas de la plaque de contact s'effectue à l'encontre de l'élasticité propre des branches stabilisation En fin course de déclenchement, les quatre lames contact 50 sont ainsi amenées toutes quasi simultanément en contact électrique, chacune avec l'extrémité intérieure du contact fixe associé, comme on peut le voir à la figure Au cours de la course verticale vers le bas de la plaque de contact chaque extrémité libre 52 d'une lame de contact vient ainsi atterrir" sur l'extrémité intérieure 28 du contact fixe associé chaque lame de contact est ensuite fléchie élastiquement de manière à garantir le contact électrique. simple action de déclenchement sur la partie centrale de la plaque de contact 44, et donc sur l'organe unique déclenchement 36, permet donc de relier électriquement entre elles les quatre bornes de sortie 30 quasi simultanement de manière à assurer une commutation de plusieurs voies électriques raccordées aux bornes de sortie 30 du commutateur c'est-à-dire ici trois voies. Lors du relachement de l'effort appliqué à l'organe d'actionnement, l'elasticité du dôme monostable 36 provoque son retour automatique à son état stable de repos en agissant, verticalement vers le haut, sur la partie centrale 46 de la plaque de contact qui est aussi rappelée élastiquement vers sa position haute de repos par les branches de stabilisation 54. Pour garantir une bonne étanchéité du commutateur, il est possible de prévoir un film rectangulaire d'étanchéité, non représenté, qui par exemple collé à sa périphérie sur la face supérieure la surépaisseur périphérique 34. Dans la variante de réalisation illustrée à la figure 7, la plaque de contact comporte deux paires de branches opposées de stabilisation 54 qui sont agencées aux extrémités transversales opposées de la partie centrale 46, tandis que les deux paires de lames contact sont ici adjacentes et situées entre les branches stabilisation 54. Selon une variante non représentée, l'une des lames de contact 50 est déformée initialement de manière permanente par pliage de façon son extrémité libre 52 soit en permanence en contact avec un contact fixe associé 26 du boîtier isolant ceci quel que soit l'état de l'organe de déclenchement Ainsi, l'une bornes de sortie 30 constitue le contact commun de réference la plaque de contact 44, cette conception facilitant la gestion électronique en aval des signaux résultants l'établissement du contact électrique pour les trois voies en facilitant notamment une opération de test électrique l'état déclenchement du commutateur. Grâce à la présence d'une plaque de contact metallique, est possible de réaliser l'organe bombé de déclenchement dans un matériau non conducteur. L'invention n'est pas limitée aux modes de realisation viennent d'être décrits. Elle n'est notamment pas limitée au nombre de voies électriques qu'il est possible d'établir simultanément. REVENDICATIONS 1. Commutateur électrique (10) à effet tactile du type comportant : - un support (12) qui délimite un logement (22) dans fond (25) duquel sont disposés au moins deux contacts électriques fixes (26, 28) ; - une plaque de contact (44), réalisée en matériau conducteur, qui comporte au moins deux lames de contact (50), qui est disposée verticalement entre un organe d'actionnement du commutateur et le fond (25, 34) logement et qui, sous l'action de l'organe d'actionnement, peut passer d'un état stable de repos, dans lequel chaque lame contact (50) s'étend verticalement au-dessus d'un contact fixe associé, à un état actif de contact dans lequel chaque lame (50) est en contact avec son contact fixe associé (26, 28); et - un organe de déclenchement (36) de forme générale bombée qui est déformable élastiquement, à partir d'un état stable de repos, sous l'action de l'organe d'actionnement agit sur la partie centrale de l'organe de déclenchement (36) selon une direction (V) sensiblement perpendiculaire au fond (25) du logement (22), en vue de permettre l'établissement la liaison électrique entre les contacts fixes (26) l'intermédiaire de la plaque de contact (44) ; caractérisé en ce que l'organe de déclenchement (36) interposé verticalement entre le fond (25) du logement (22) une partie centrale (46) de la plaque de contact (44) manière à déterminer une position verticale haute de la plaque de contact correspondant à son état de repos. 2. Commutateur électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la plaque de contact (44) comporte au moins une paire de branches opposées stabilisation (54), déformables élastiquement, qui s'étendent depuis la partie centrale (46) et dont les extrémités libres (56) sont en appui contre le fond (25) du logement. 3. Commutateur électrique selon l'une quelconque revendications précédentes, caractérisé en ce que les lames de contact (50) sont déformables élastiquement. 4. Commutateur électrique selon l'une quelconque revendications précédentes, caractérisé en ce que les lames de contact (50) s'étendent longitudinalement parallèlement unes aux autres. 5. Commutateur électrique selon l'une quelconque revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque lame de contact (50) s'étend dans le plan de la plaque contact (44). 6. Commutateur selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce les branches de stabilisation (54) s'étendent sensiblement parallèlement aux lames de contact (50). 7. Commutateur électrique selon l'une quelconque revendications précédentes, caractérisé en ce que les lames de contact (50) sont opposées par paires avec leurs racines reliées à la partie centrale (46) de la plaque de contact depuis laquelle elles s'étendent en porte-à-faux. 8. Commutateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte deux paires de lames contact (50) qui sont susceptibles de coopérer avec quatre contacts fixes associés (26, 28). 9. Commutateur selon la revendication précédente, prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque de contact (44) comporte une paire de branches stabilisation (54) qui sont disposées transversa lement entre les deux paires de lames de contact (50). 10. Commutateur selon la revendication 8, prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé ce que la plaque contact comporte deux paires de branches de stabilisation (54) qui sont disposées transversalement entre deux paires adjacentes de lames de contact (50). 11, Commutateur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce tous les contacts fixes (26, 28) sont situés sensiblement dans un même plan. 12. Commutateur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce l'une des lames de contact de la plaque de contact est déformée de manière permanente pour que son extrémité libre soit en permanence en contact électrique avec un contact électrique fixe associé, indépendamment de l'état de la plaque de contact.