Brevet FR2845198A1 — publié le 20040402

Commutateur électrique à actionnement linéaire et rotatif La présente invention concerne un commutateur électrique à actionnement rotatif et axialement coulissant, du type comportant un portecontact rotatif coopérant avec des pistes électriques disposées sur une face d'une plaque de circuit transversale, et un porte-contact coulissant, les deux porte-contacts étant actionnés par le même bouton ou la même tige de i0 commande, à la fois rotative et coulissante. De tels commutateurs sont connus dans l'industrie, et ont des applications notamment dans le secteur automobile, par exemple pour les commandes rotatives nécessitant en plus un mouvement de translation parallèle à l'axe de rotation pour induire plusieurs états électriques sous un 15 encombrement global réduit. On les utilise par exemple pour la commande de toit ouvrant, la commande rotative d'éclairage ou la commande de rétroviseur. Le document DE 26 31 144 fait connaître un tel commutateur dans lequel le porte-contact coulissant coopère avec des pistes électriques 20 disposées longitudinalement en vue d'établir ou non un contact. Cette disposition allonge la hauteur du dispositif et nécessite deux circuits distincts pour les contacts rotatifs et les contacts coulissants. Le brevet US 5 012 056 décrit un commutateur présentant un organe indexeur à pistons élastiques horizontaux coopérant avec une 25 surface cylindrique servant de came crantée pour définir des positions préférentielles du bouton de commande, soit en translation soit en rotation, mais la manière dont sont établis les contacts électriques n'est pas divulguée. Le but de l'invention est de proposer un commutateur électrique 30 à double action ne présentant pas l'inconvénient d'encombrement des commutateurs de l'art antérieur. L'invention atteint son but grâce à un commutateur électrique à actionnement rotatif et axialement coulissant, du type comportant un portecontact rotatif coopérant avec des pistes électriques disposées sur une face 35 d'une plaque de circuit transversale, et un porte-contact coulissant, les deux porte-contacts étant actionnés par la même tige de commande coulissante et rotative, caractérisé en ce que porte-contact coulissant est réalisé sous forme d'un balancier basculant à muni à chaque extrémité d'un contact, le balancier présentant une base centrale liée à la tige de commande, le 5 balancier étant monté à rotule sur la tige par cette base, globalement parallèlement à une plaque de circuit sur lequel il doit établir les contacts et pouvant se déplacer en translation entre trois positions dans lesquelles il établit respectivement aucun, un ou deux contacts, le balancier étant dans la première de ces positions maintenu éloigné de la plaque, sensiblement 1o parallèlement à celle-ci et sans contact avec celle-ci, le balancier étant dans la seconde position maintenu en position oblique avec une extrémité en contact avec la plaque, l'autre extrémité étant maintenue écartée de la plaque, et le balancier étant, dans la troisième position, maintenu rapproché de la plaque, en établissant un contact avec chaque extrémité. Avantageusement, le balancier peut se déplacer en translation avec le coulissement de la tige et en basculement dans un logement qui l'empêche de se déplacer en rotation, afin de maintenir les contacts des extrémités du balancier en face des pistes à commuter sur la plaque de circuit. Avantageusement, dans la première position, le balancier est poussé contre le fond du logement, grâce à quoi il reste parallèle à la plaque de circuit et éloigné de celle-ci. Avantageusement, dans la seconde position, le balancier est maintenu oblique par un moyen de répulsion, par exemple par la pression 25 d'un ressort décentré disposé entre le boîtier fixe et un bras du balancier, ou bien par une paire d'aimants dont les faces en regard sont de même pôle. Le mouvement de la tige d'actionnement peut être indexé en translation pour obtenir trois positions stables correspondant aux trois états électriques. Cet indexage peut être obtenu par des moyens du type de ceux 30 montré dans le brevet US 5 012 056. Grâce à la liaison rotule entre la tige d'actionnement et le balancier, celle-ci dispose d'un mouvement de rotation sur son axe sans perturber les contacts de translation. Le commutateur de l'invention peut avantageusement ne 35 présenter qu'une seule plaque de circuit transversale pour établir les contacts d'actionnement en translation et en rotation de la tige d'actionnement. Le commutateur de l'invention nécessite peu de place sous le circuit conducteur. L'invention permet donc d'obtenir, sous un encombrement réduit, un commutateur actionné par une tige en translation normale à la surface du circuit conducteur pouvant avoir un mouvement de rotation sur son axe qui ne perturbe pas les contacts. La translation permet d'établir des contacts électriques séquentiels. Naturellement, le terme de contact utilisé ici recouvre non seulement des contacts électriques traditionnels mais tout moyen porté par les extrémités du balancier et par le circuit lui-même pour réaliser la commutation. Par exemple, les extrémités du balancier peuvent actionner des microcontacts ("microswitch") ou des pastilles conductrices recouvertes 15 de membrane élastomère; elles peuvent porter des aimants commutant des cellules Hall. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en éclaté d'un mode de réalisation du 20 commutateur de l'invention; - les figures 2, 3 et 4 sont des vues latérales avec arrachement et coupe partielle montrant le commutateur de la figure 1 dans trois positions de fonctionnement; - la figure 2A; 3A et 4A sont les schémas représentant l'état du 25 circuit électrique obtenu selon les trois positions des figures 2, 3, et 4 - la figure 5 est une coupe horizontale V-V à travers le commutateur de la figure 1, au niveau des pistons d'indexage; - la figure 6 est une vue en perspective coupée du dispositif de 30 l'invention - la figure 7 montre en perspective éclatée le détail du balancier formant le porte-contact coulissant du commutateur de l'invention; - la figure 8 montre en perspective éclatée le détail du porte35 contact rotatif du commutateur de l'invention. Le commutateur de l'invention comporte un boîtier sensiblement rond 1 à l'intérieur duquel est monté un axe en translation 2 en haut duquel est fixé le bouton de commande 3, lequel peut comprendre une jupe cylindrique 3' ou des secteurs cylindriques de guidage permettant, en 5 coopération avec des cloisons cylindriques 56 du boîtier 1, de guider et de limiter le mouvement rotatif et axialement coulissant du bouton 3. Le boîtier loge une plaque transversale de circuit imprimé 4 comportant en son centre un trou 5 de passage d'axe. La plaque de circuit imprimé comporte sur sa face inférieure des pistes destinées à être mises en contact par les lo deux dispositifs respectivement rotatif et coulissant qui seront détaillés plus loin. Elle porte sur sa surface supérieure des diodes luminescentes 50, notamment sur sa périphérie, qui éclairent des indications visibles de l'utilisateur grâce à des passages cloisonnés 51 formés dans le boîtier 5 et une couronne-couvercle au moins partiellement translucide 52. Des parois cylindriques intérieures 60 du boîtier définissent des pistes crantées superposées 6, 6', 6"; dans l'exemple représenté, il y a trois pistes circulaires superposées 6, 6', 6" permettant trois positions verticales et chaque piste circulaire peut comporter quatre crans de position 6a à 6d comme le montre la figure 5. L'axe 2 comporte un manchon transversal 7 20 logeant deux pistons horizontaux 8 sollicités à l'écart l'un de l'autre par un ressort intérieur central 9, de sorte que les extrémités des pistons viennent suivre en permanence les pistes crantées 6, 6', 6" et se placer préférentiellement dans l'un des crans 6a à 6d de l'une des pistes. L'axe 2 comporte un prolongement inférieur 10 (l'ensemble 2, 10 25 formant la tige de commande) se terminant par un pied 11 destiné à se loger en baőnnette dans une base-rotule 12 formée au milieu d'un balancier 13, l'ensemble du pied 11 et de la base 12 formant, une fois positionnés, une rotule. Le balancier 13 comprend deux bras symétriques portant à leur extrémité une branche transversale 14 qui comporte un téton central 15 sur 30 lequel vient se clipser par un trou 16 un peigne 17 à deux contacts 18 susceptibles de venir s'appuyer sur les pistes de circuit non représentées situées sur la surface inférieure de la plaque de circuit 4. Un ressort excentré 30 vient appuyer en permanence d'un côté sur un évidement approprié 31 d'un bras du balancier et de l'autre côté sur une paroi 35 transversale 32 située sous la paroi 50 et ses pistes 6, 6', 6"; des saillies 53, 54 de guidage de ressort peuvent être prévues sur la paroi 32 et dans l'évidement 3 1. Le balancier 13 est bloqué en rotation par des parois parallèles verticales 19 formant un logement dans un fond 20 qui vient se fixer' à la 5 base ouverte du boîtier 1. Le fond 20 comporte une prise 21 pour un connecteur 22. Des broches 23 dépassent du fond 20 pour s'engager dans des trous 24 de la plaque de circuit et y établir les contacts nécessaires. Un porte-contact rotatif 33 comporte un manchon central 34 adapté pour s'engager en coulissement sur l'axe 2 tout en lui étant lié en 10 rotation grâce à des surfaces cylindriques 35 non de révolution formées sur l'axe 2. Le manchon 34 est adapté pour être fixé axialement sur les bords de l'ouverture 5. Un bras 55 opposé à un bras d'équilibrage 39 comporte un logement 36 permettant de recevoir en coulissement une lame 38 de contact en V à trois points et de la clipser grâce à un téton 37 coopérant avec un 15 trou 40 dans la base de la lame. Les contacts peuvent venir frotter en rotation à la surface inférieure de la plaque de circuit 4. Le manchon 34 et le bras 55 sont entraînés en rotation avec la rotation du bouton 3 mais ne se déplacent pas en translation lorsque le bouton 3 se déplace axialement, de sorte que l'appui avec la face inférieure de la plaque de circuit est toujours 20 assuré, dans toutes les positions du bouton 3. Les figures 2 à 4 et les schémas électriques associés 2A à 4A, illustrent les trois positions du porte-contact coulissant de l'invention et les trois états électriques correspondants. Dans la position de la figure 2, les pistons 8 sont logés dans un 25 cran de la piste inférieure 6; dans ce cas, le ressort 30, non contrecarré par la tige 2, 10, pousse le balancier 13 dans le fond horizontal de son logement le balancier est alors horizontal et ses contacts 18 sont maintenus à distance des pistes électriques de la face inférieure de la plaque de circuit 4. Les deux circuits I et Il sont ouverts. Dans la position intermédiaire de la figure 3, les pistons 8 sont dans un cran de la piste centrale 6'. La tige 2, 10 tire la base-rotule seulement à mi-hauteur; le ressort excentré 30 pousse alors le bras de balancier sur lequel il porte vers le fond du logement de balancier, moyennant quoi, par effet de bascule, l'un des contacts 18 reste éloigné des 35 circuits tandis que l'autre vient s'appuyer sur la face inférieure de la plaque 6 2845198 4 et établir le contact du circuit; le circuit Il reste ouvert mais le circuit I est fermé. Dans la position supérieure représentée sur la figure 4, les pistons 8 occupent un cran de la piste supérieure 6" et la tige 2, 10 de l'axe a 5 ramené avec elle la base-rotule 12 du balancier 13, lequel se trouve par force appuyé avec ses deux bras contre la face inférieure de la plaque 4, malgré la compression du ressort 30, et les deux contacts 18 ferment les circuits I et II. La force de maintien des pistons est supérieure à la force de répulsion du ressort 30. On a montré et décrit un balancier à deux contacts portés sur deux bras, mais on peut par exemple concevoir un balancier à trois branches (et trois contacts) sur deux branches duquel des ressorts de force différente permettent d'établir un fonctionnement séquentiel. 7 2845198 REVENDICA TIONS 1. Commutateur électrique à actionnement rotatif et axialement coulissant, 5 du type comportant un porte-contact rotatif (33) coopérant avec des pistes électriques disposées sur une face d'une plaque de circuit transversale (4), et un porte-contact coulissant (13), les deux portecontacts étant actionnés par une même tige de commande (2, 10) coulissante et rotative, caractérisé en ce que porte-contact coulissant est 10 réalisé sous forme d'un balancier (13) basculant à muni à chaque extrémité d'un contact (18), le balancier (13) présentant une base centrale (12) liée à la tige de commande (2, 10), le balancier (13) étant monté à rotule par cette base, globalement parallèlement à une plaque de circuit transversale sur lequel il doit établir les contacts et pouvant se 15 déplacer en translation entre trois positions dans lesquelles il établit respectivement aucun, un ou deux contacts, le balancier (13) étant dans la première de ces positions maintenu éloigné de la plaque (4), sensiblement parallèlement à celle-ci et sans contact avec celle-ci, le balancier (13) étant dans la seconde position maintenu en position 20 oblique avec une extrémité en contact avec la plaque (4), l'autre extrémité étant maintenue écartée de la plaque (4), et le balancier (13) étant, dans la troisième position, maintenu rapproché de la plaque (4), en établissant un contact avec chaque extrémité. 2. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le balancier (13) peut se déplacer en translation avec le coulissement de la tige (2, 10) et en basculement dans un logement qui l'empêche de se déplacer en rotation avec la rotation de la tige. 3. Commutateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans la première position, le balancier (13) est poussé contre le fond du logement. s 4. Commutateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans la seconde position, le balancier (13) est maintenu oblique par un moyen de répulsion. 5. Commutateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de répulsion est un ressort décentré (30).