Brevet FR2823368A1 — publié le 20021011

La présente invention concerne un commutateur à bascule comportant une unité de commutateur mécanique et un boîtier de commutateur dans lequel est monté un élément de commutation sollicité par ressort et mobile en va-et-vient, et une bascule d'actionnement reliée à l'élément de commutation, et comportant une unité de commutateur électrique. Dans des commutateurs à bascule connus, la sollicitation par ressort d'un élément de commutation mobile autour d'un axe est réalisée de telle sorte que pour chaque direction de mouvement, il est prévu un ressort de compression ou une partie de ressort de compression. Ceci entraîne des forces de compression différentes qui ne sont pas ajustables, ce qui entraîne à son tour des positions médianes qui ne sont pas exactement définissables. Par ailleurs, un tel commutateur à bascule n'est pas totalement exempt de jeu. La présente invention a pour objectif de créer un commutateur à bascule du type précité, qui est composé de moins de pièces, qui ne requiert ni ajustage mécanique ni butées d'extrémité pour la position médiane et qui permet ainsi une ramenée en position initiale exacte, et qui fonctionne sans jeu sur toute sa durée de vie. Pour atteindre cet objectif avec un commutateur à bascule du type ci-dessus, il est prévu que l'élément de commutation présente un axe de rotation monté rotatif dans le boîtier de commutateur, lequel est entouré par un ressort à double enroulement qui est maintenu sous précontrainte dans le boîtier de commutateur, une des deux branches d'extrémité libres du ressort étant montée stationnaire dans le boîtier du commutateur et l'autre étant montée sur un premier bras relié solidaire en rotation avec l'axe de rotation, et la branche de ressort médiane sortie est montée aussi bien de manière stationnaire dans le boîtier du commutateur que sur une deuxième branche reliée solidaire en rotation avec l'axe de rotation. Grâce aux mesures selon l'invention, en particulier grâce au ressort à double enroulement, on parvient à ce qu'un ajustage mécanique ne soit nécessaire ni dans la position médiane ni pour les butées d'extrémité et que le bon fonctionnement mécanique du commutateur à bascule soit atteint avec peu de composants, à savoir le boîtier du commutateur, l'axe de rotation avec les bras moulés et le ressort à double enroulement. Par le fait que l'axe de rotation est pressé dans sa position d'axe par le ressort à double enroulement, l'agencement mécanique fonctionne toujours sans jeu. Le ressort à double enroulement garantit en outre une position de retour ou position médiane très exacte du commutateur à bascule. Selon un mode de réalisation avantageux, le boîtier du commutateur est ouvert sur sa face supérieure et peut être fermé par un couvercle de boîtier, le plan de séparation entre le boîtier du commutateur et le couvercle de boîtier se trouvant dans les logements de montage pour l'axe de rotation. Le couvercle de boîtier peut être relié de manière solidaire au boîtier de commutateur contre la pression de précontrainte du ressort entourant l'axe de rotation. Selon un autre mode de réalisation avantageux, le couvercle de boîtier peut être maintenu sur le boîtier du commutateur à une extrémité par coopération de formes et vissé sur celui-ci à l'autre extrémité. Par ailleurs, le couvercle de boîtier peut être relié de manière sensiblement étanche au boîtier du commutateur et le boîtier du commutateur présente un fond continu d'une seule pièce. En particulier, le montage des composants individuels, à savoir l'axe de rotation avec le ressort à double enroulement, peut être atteint à l'intérieur du boîtier du commutateur et de manière précontrainte. On peut en outre parvenir, grâce à la simplicité du montage, en choisissant des ressorts différents, à adapter la force de pression nécessaire à l'actionnement aux souhaits des clients. Une symétrie équilibrée des forces de compression qui se produisent peut être atteinte par le fait que les deux parties du ressort à double enroulement sont agencées à distance axiale. Lorsque l'unité de commutateur électrique présente un aimant permanent mobile avec l'axe de rotation et un élément de Hall relié stationnaire avec le boîtier du commutateur, on atteint une réalisation exempte de contact du commutateur à bascule, l'aimant permanent étant un aimant annulaire qui est agencé autour de l'axe de rotation entre les deux parties de ressort. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'élément de Hall est agencé sur la face du fond de boîtier détournée du couvercle de boîtier. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, deux éléments de Hall sont agencés l'un à côté de l'autre. Plus particulièrement, le fond de boîtier présente un creux dans lequel le ou les éléments de Hall sont agencés au moins partiellement. Ceux-ci peuvent être retenus sur une plaquette à circuits imprimés qui est fixée sur le fond du boîtier. On peut obtenir une liaison simple et à coopération de mouvements entre la bascule et l'axe de rotation lorsque les extrémités de l'axe de rotation faisant saillie hors du boîtier du commutateur ou du couvercle de boîtier présentent une surface à clé via laquelle la bascule d'actionnement est enclenchée de manière amovible à coopération de mouvements. Il est d'autre part possible de prévoir différentes formes de bascules d'actionnement selon les souhaits de l'utilisateur. Ceci vaut non seulement pour une forme extérieure différente de la bascule, mais aussi pour réaliser le commutateur à bascule pour différents angles de déviation de la bascule, ce qui est aussi possible lorsque le boîtier du commutateur possède des butées moulées pour limiter la course de la bascule d'actionnement. D'autres détails de l'invention ressortent de la description suivante dans laquelle l'invention est décrite et expliquée en détail à l'aide de l'exemple de réalisation représenté aux dessins. Ceux-ci montrent : figure 1, une représentation schématique éclatée d'un commutateur à bascule selon un exemple de réalisation préféré de la présente invention, figure 2, une vue de face du commutateur à bascule de la figure 1, toutefois à l'état assemblé et en position de pivotement de la bascule, figure 3, une coupe le long de la ligne 111-111 de la figure 2, et figures 4A et 4B, des variantes de la bascule de commutateur interchangeable dans le commutateur à bascule de la figure 1. Selon la figure 1, le commutateur à bascule 10 représenté aux figures 1 à 3 possède un boîtier 11 de commutateur rectangulaire allongé qui est constitué par une partie de boîtier 12 inférieure ouverte sur la face supérieure et par un couvercle de boîtier 13 supérieur, en outre un élément de commutation 14 mobile qui peut être monté dans le boîtier 11 en matière plastique, une bascule d'actionnement qui peut s'enclencher depuis l'extérieur par coopération de mouvements avec l'élément de commutation 14, au-delà du couvercle de boîtier 13, et en plus de l'unité de commutateur mécanique, il possède une unité de commutateur 17 électrique sans contact dont une partie 18 est retenue sur l'élément de commutation mobile 14 et l'autre partie 19 est retenue sur une plaquette à circuits imprimés 21 qui peut être fixée, de préférence de façon détachable, sur la face inférieure de la partie de boîtier inférieure 12 du boîtier 11 de commutateur. L'élément de commutation 14 mobile possède un axe de rotation 30 en matière plastique dont les deux extrémités libres faisant saillie hors du boîtier 11 de commutateur sont pourvues de surfaces à clé 33. L'axe de rotation 30 d'une seule pièce possède, en raccordement avec les surfaces à clés 33, une zone de palier 34 cylindrique respectif qui est reçue et retenue en montage rotatif par la partie de boîtier inférieure 12 et par le couvercle de boîtier supérieur 13 entre deux évidements respectifs 41 et 42 en forme de demi-coques et opposés l'un à l'autre. Entre les deux zones de palier cylindriques 34 s'étend un logement cylindrique 35 solidaire en rotation avec celles-ci et de plus grand diamètre, qui se raccorde à une extrémité directement à l'extrémité libre et qui délimite à l'autre extrémité un levier pivotant 36 qui se trouve entre l'extrémité libre et le logement 35. Le levier pivotant 36 solidaire en rotation avec l'axe de rotation 30 possède deux bras 37,38 en forme de L et diamétralement opposés avec des ailes d'appui 39 et 39'de longueurs différentes. Sur le logement cylindrique 35 de l'axe de rotation 30 est enfilé un ressort hélicoïdal 25 à double enroulement en sens contraires, dont les parties de ressort 24 et 26 sont agencées à distance l'une par rapport à l'autre et reliées l'une avec l'autre par une branche médiane 28 courbée en forme de U. Chaque partie de ressort 24,26 possède une branche d'extrémité libre respective 27 et 29. En enfilant le ressort hélicoïdal 25 sur l'axe de rotation 30 depuis le côté de l'extrémité détournée du levier pivotant 36a, la branche médiane 28 et la branche d'extrémité 27 de la partie de ressort 24 avancée en premier sont amenées sous précontrainte de cette partie de ressort 24 sur les ailes d'appui 39 et 39'des bras 37 et 38 en forme de L. La partie inférieure de boîtier 12 ouverte vers le haut possède un pupitre d'appui 43 stationnaire dans la région d'un côté transversal 44 et un épaulement d'appui 45 stationnaire sur son autre côté transversal 46. Perpendiculairement aux deux côtés transversaux 44 et 46 s'étendent des côtés longitudinaux 47 et 48 qui sont pourvus des évidements 41 en forme de demicoques. L'axe de rotation 30 équipé du ressort hélicoïdal 25 est introduit dans la partie inférieure de boîtier 12 de telle sorte que d'une part les zones de palier 34 reposent dans les évidements 41 en forme de demi-coques de la partie inférieure de boîtier 12 et, d'autre part, la branche médiane 28 vient reposer avec sa région voisine de l'aile d'appui 39 sur le pupitre d'appui 43 stationnaire et la branche d'extrémité 29 du ressort hélicoïdal 25 repose avec précontrainte sur l'épaulement d'appui 45 de la partie inférieure de boîtier 12. La précontrainte 45 du ressort hélicoïdal 25 formé de manière correspondante est obtenue ou maintenue par le fait que le couvercle supérieur de boîtier 13, qui contribue avec ses évidements 41 en forme de demi-coques à monter l'axe de rotation 30, bande par un mouvement angulaire les branches d'extrémité 27,29 et la branche médiane 28 formées de manière correspondante à l'appui. La partie de boîtier inférieure 12 possède sur son côté transversal 44 élargi ou élevé, respectivement, des fentes 49 agencées avec espacement dans lesquelles peuvent être enfichées des pattes 51 en saillie du couvercle de boîtier 13. Sur leurs côtés détournés des fentes 49 et des pattes 51, les deux parties de boîtier 12 et 13 sont vissées l'une à l'autre, la vis de fixation concernée étant passée depuis la face inférieure de la partie inférieure de boîtier 12 à travers son fond 50 par ailleurs non percé. Les deux parties de boîtier 12 et 13 sont reliées fermement l'une à l'autre. Le commutateur à bascule 10 et son unité de commutateur électrique 17 possèdent un aimant permanent 18 de forme annulaire qui est amené entre les deux parties de ressort 24 et 26 du ressort hélicoïdal 25 et qui est enfilé avec celles-ci sur le logement cylindrique 35 de l'axe de rotation 30. L'aimant annulaire 18 est relié solidaire en rotation avec l'axe de rotation 30 de manière non représentée en détail, de telle sorte que le pole nord pointe en direction des branches d'extrémité 27 et 29 du ressort hélicoïdal 25 ou vers le côté transversal 45 tandis que le pole sud pointe dans la direction diamétralement opposée, c'est-à-dire vers le côté transversal 44 ou en direction de la branche médiane 28 du ressort hélicoïdal 25. L'unité de commutateur électrique 17 possède en outre au moins un capteur de Hall, et dans l'exemple de réalisation deux capteurs de Hall 19,20 agencés l'un à côté de l'autre qui sont fixés mécaniquement et électriquement sur la plaquette à circuits imprimés 21 au moyen de leurs jambes de raccordement 22. La plaquette à circuits imprimés 21 relie électriquement de manière non représentée des composants électriques et électroniques et maintient ceux-ci mécaniquement. Les composants électriques et électroniques sont agencés sur le côté de la plaquette à circuits imprimés 21 qui est détournée du côté de la plaquette à circuits imprimés 21 qui est équipé avec les capteurs de Hall 19 et 20. La plaquette à circuits imprimés 21 ainsi équipée est reliée fermement au fond 50 de la partie inférieure de boîtier 12, de préférence vissée, les deux capteurs de Hall 19 et 20 étant reçus partiellement dans leur épaisseur dans un évidement 52 du fond 50. Selon la figure 3, la position des deux capteurs de Hall 19 et 20 sur la plaquette à circuits imprimés 21 est telle que le plan de séparation entre les deux capteurs de Hall est situé approximativement dans le plan de symétrie radial de l'aimant annulaire 18. En prévoyant deux capteurs de Hall 19 et 20, on peut programmer une redondance qui est importante pour des fonctions touchant à la sécurité. La bascule d'actionnement 16 possède une surface 55 en forme d'enveloppe semi-cylindrique, dont les joues latérales 56 sont pourvues d'ouvertures à clé 58 qui s'enclenchent par coopération de rotation via la surface à clé 33 respective des extrémités libres de l'axe de rotation 30. L'enclenchement peut être libéré de sorte que des bascules d'actionnement 16', 16"à autre configuration extérieure peuvent être maintenues de manière interchangeable. Des exemples de telles bascules d'actionnement 16', 16"ressortent des figures 4A et 4B. Tandis que la bascule d'actionnement 15 possède au milieu de sa surface enveloppe 55 une nervure d'actionnement 59 étroite et peu élevée, la nervure d'actionnement 59'de la bascule d'actionnement 16'est plus haute et plus épaisse. En revanche, la surface enveloppe 55"de la bascule d'actionnement 16"possède un creux 59"pour un doigt. Les bascules d'actionnement 16,16', 16"sont pivotantes sur un certain angle, par exemple de +/-30 de sorte que l'aimant annulaire 18 est aussi tourné dans cette plage angulaire. Le couvercle supérieur de boîtier 13 possède, sur les deux extrémités frontales et sur les deux côtés transversaux, des butées 53 moulées qui coopèrent avec des arêtes intérieures de la bascule d'actionnement 16,16', 16"et qui limitent ainsi l'angle précité. Bien entendu, on peut, en modifiant les arêtes de butée intérieures des bascules d'actionnement 16,16', 16"rapetisser ou agrandir l'angle de pivotement susmentionné. Il est aussi bien entendu dans ce contexte que de cette manière, des bascules d'actionnement avec un angle de pivotement modifié en correspondance peuvent aussi être interchangées avec l'élément de commutation 14 ou son axe de rotation 30. REVENDICATIONS 1. Commutateur à bascule (10) comportant une unité de commutateur mécanique et un boîtier (11) de commutateur dans lequel est monté un élément de commutation (14) sollicité par ressort et mobile en va-et-vient, et une bascule d'actionnement (16) reliée à l'élément de commutation (14), et comportant une unité de commutateur électrique (17), caractérisé en ce que l'élément de commutation (14) présente un axe de rotation (30) monté rotatif dans le boîtier (11) de commutateur, lequel est entouré par un ressort (25) à double enroulement qui est maintenu sous précontrainte dans le boîtier (11) de commutateur, une des deux branches d'extrémité libres (27,29) du ressort étant montée stationnaire dans le boîtier (11) du commutateur et l'autre étant montée sur un premier bras (38) relié solidairement en rotation avec l'axe de rotation (30) et la branche de ressort (28) médiane sortie est montée aussi bien de manière stationnaire dans le boîtier (11) du commutateur que sur une deuxième branche (37) reliée solidairement en rotation avec l'axe de rotation (30). 2. Commutateur à bascule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (11) du commutateur est ouvert sur sa face supérieure et peut être fermé par un couvercle de boîtier (13), le plan de séparation entre le boîtier (11) du commutateur et le couvercle de boîtier (13) se trouvant dans les logements de montage (41,42) pour l'axe de rotation (30). 3. Commutateur à bascule selon la revendication 2, caractérisé en ce que le couvercle de boîtier (13) est relié de manière solidaire au boîtier (11) de commutateur contre la pression de précontrainte du ressort (25) entourant l'axe de rotation (30). 4. Commutateur à bascule selon la revendication 3, caractérisé en ce que le couvercle de boîtier (13) est maintenu sur le boîtier (11) du commutateur à une extrémité par coopération de formes et vissé sur celui-ci à l'autre extrémité. 5. Commutateur à bascule selon la revendication 4, caractérisé en ce que le couvercle de boîtier (13) est relié de manière sensiblement étanche au boîtier (12) du commutateur et en ce que le boîtier (11) du commutateur présente un fond (50) continu d'une seule pièce. 6. Commutateur à bascule selon au moins une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux parties de ressort (24,26) du ressort à double enroulement (25) sont agencées à distance axiale. 7. Commutateur à bascule selon au moins une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de commutateur électrique (17) présente un aimant permanent (18) mobile avec l'axe de rotation (30) et un élément de Hall (19,20) relié de façon stationnaire avec le boîtier (11) du commutateur. 8. Commutateur à bascule selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que l'aimant permanent est un aimant annulaire (18) qui est agencé autour de l'axe de rotation (30) entre les deux parties de ressort (24,26). 9. Commutateur à bascule selon les revendications 5 et 7, caractérisé en ce que l'élément de Hall (19,20) est agencé sur la face du fond de boîtier (50) détournée du couvercle de boîtier (13). 10. Commutateur à bascule selon au moins une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que deux éléments de Hall (19,20) sont agencés l'un à côté de l'autre. 11. Commutateur à bascule selon l'une ou l'autre des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que le fond de boîtier (50) présente un creux (52) dans lequel le ou les éléments de Hall (19,20) sont agencés au moins partiellement. 12. Commutateur à bascule selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que le ou les éléments de Hall (19,20) sont retenus sur une plaquette à circuits imprimés (21) qui est fixée sur le fond du boîtier (50). 13. Commutateur à bascule selon au moins une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités de l'axe de rotation faisant saillie hors du boîtier (11) du commutateur ou du couvercle de boîtier (13) présentent une surface à clé (33) via laquelle la bascule d'actionnement (16) est enclenchée de manière amovible par coopération de mouvements. 14. Commutateur à bascule selon au moins une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (11) du commutateur possède des butées (53) faisant corps pour limiter la course de la bascule d'actionnement (16).