Brevet FR2851845A1 — publié le 20040903

La présente invention concerne un dispositif de commutation, du type comportant: - un boîtier présentant un fond; - un organe de manoeuvre mobile en translation par rapport audit boîtier suivant un axe d'actionnement; - au moins une première piste conductrice fixée à l'intérieur du boîtier; - au moins une cloche conductrice qui présente une partie périphérique et une partie centrale, et qui est 10 déformable élastiquement suivant l'axe d'actionnement sous l'effet de l'organe de manoeuvre, ladite cloche étant disposée dans le boîtier de façon que sa partie centrale repose sur une partie de fond du boîtier, tandis que sa partie périphérique est susceptible de passer 15 d'une position à une autre parmi une position de contact avec ladite première piste et une position hors contact avec ladite première piste, ces positions correspondant à des états de repos et déformé de la cloche. On connaît dans l'état de la technique de tels 20 commutateurs, désignés parfois sous le terme " commutateurs à dôme ", dans lesquels les cloches ou dômes comportent une partie centrale et une pluralité de bras en saillie radiale. A l'état de repos de la cloche, c'est-à-dire non déformé, celle-ci repose par une partie d'extrémité de ses bras sur 25 une première piste conductrice, tandis que la partie centrale s'étend au-dessus d'une deuxième piste conductrice. La partie centrale peut recevoir une pression axiale vers le bas par l'intermédiaire d'un organe de manoeuvre de façon à entrer en contact avec la deuxième piste après déformation 30 de la cloche, et notamment des bras périphériques. Un tel arrangement fournit un effet dit " cloquant " de commutation, qui s'accompagne d'une sensation tactile et sonore de la réalisation de la commutation. On a déjà proposé, pour réduire l'effet sonore lorsqu'il est nécessaire de réaliser un dispositif de commutation silencieux, d'inverser la cloche et de tourner la partie centrale de cette dernière vers le fond du 5 boîtier, et d'exercer la pression de commutation via l'organe d'actionnement sur les bras radiaux périphériques de la cloche. Une telle disposition ne suffit pas à atteindre une réduction du bruit entièrement satisfaisante. L'invention a pour objet de proposer un dispositif 10 de commutation à faible émission sonore, du type précité, présentant en outre une fiabilité de contact satisfaisante. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de commutation du type précité, dans lequel la partie centrale est pourvue d'une ouverture, et présente une région 15 périphérique de ladite ouverture définissant une région d'appui annulaire de la cloche avec la partie de fond du boîtier. Suivant des modes particuliers de réalisation de l'invention, le dispositif de commutation comporte une ou 20 plusieurs des caractéristiques suivantes: - le boîtier comprend, en saillie radiale du fond, un plot sur lequel est enfilée la cloche par son ouverture, et à la base duquel s'étend ladite partie de fond; - le plot présente un évidement dans lequel peut 25 être logé au moins partiellement un composant électrique; - le fond du boîtier est pourvu d'au moins deux trous en regard de l'ouverture de la cloche destinés à recevoir chacun une patte de raccordement d'un composant électrique; - la cloche est en acier doré l'organe de manoeuvre comprend une bague dont l'ouverture centrale donne accès à l'ouverture de la cloche; - le dispositif comporte une pluralité de telles pistes conductrices fixées à l'intérieur du boîtier, isolée électriquement l'une de l'autre, et telles que la partie périphérique de la cloche, dans sa position de contact avec 5 l'une desdites pistes, est simultanément en contact avec les autres pistes; - lesdites pistes s'étendent sensiblement sur un même plan; - la partie périphérique de la cloche comprend, pour 10 chaque piste conductrice, au moins un bras radial définissant une partie de contact avec ladite piste respective; - les bras radiaux de la cloche sont répartis régulièrement sur la périphérie; - le dispositif comporte trois telles pistes dont l'une est associée à deux bras radiaux adjacents, ladite piste étant prévue pour être reliée à une ligne de potentiel de référence; - l'organe de manoeuvre est pourvu, pour chaque bras 20 radial, d'au moins une saillie radiale, superposée au bras radial respectif de la cloche et guidée dans une gorge correspondante du boîtier suivant l'axe d'actionnement; - le dispositif comporte deux cloches identiques superposées; - le dispositif comporte une source lumineuse, notamment une LED, pourvue de pattes de raccordement à une source électrique, ladite source lumineuse étant montée dans le boîtier de sorte que ses pattes de raccordement s'étendent au travers de l'ouverture de la cloche; - la source lumineuse a un corps translucide logé au moins partiellement dans l'évidement du plot; et - la source lumineuse a un corps translucide en saillie du boîtier au travers de l'ouverture centrale (85) de l'organe de manoeuvre. L'invention a également pour objet une touche de clavier d'appareil électrique, notamment de console d'habitacle de véhicule automobile, comprenant un dispositif de commutation tel que décrit précédemment, et un bouton translucide solidaire de l'organe de manoeuvre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins, sur lesquels: - la Figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un dispositif de commutation selon l'invention; - la Figure 2 est une vue en coupe dans un plan médian vertical, suivant la direction 2-2, du dispositif de commutation de la Figure 1; - la Figure 3 est une vue analogue dans un plan vertical orthogonal au plan de la Figure 2, suivant la direction 3-3; - la Figure 4 est une vue schématique partielle de dessus du boîtier du dispositif de la Figure 1; et - la Figure 5 est une vue analogue à la Figure 1, le dispositif de commutation étant équipé d'une LED différente de celle représentée sur la Figure 1. Le dispositif de commutation 1 représenté sur les Figures 1 à 3 comporte un boîtier 3, un organe de manoeuvre 25 5 mobile par rapport au boîtier, et un mécanisme de commutation 7 logé dans le boîtier 3. Dans toute la description, on supposera que le dispositif de commutation 1 est orienté de telle sorte que l'organe de manoeuvre 5 est mobile en translation par 30 rapport au boîtier 3, suivant l'axe Z-Z vertical. Le boîtier 3 présente, dans cette orientation, un fond 9. Le mécanisme de commutation 7 est ménagé dans le boîtier 3, entre le fond 9 et l'organe de manoeuvre 5. Le dispositif de commutation 1 comporte en outre une bretelle 11 de retenue du mécanisme de commutation 7 et de l'organe de manoeuvre 5 dans le boîtier 3, et une source lumineuse 13 constituée d'une diode électroluminescente (LED). Un bouton-poussoir transparent, non représenté, peut être rapporté sur l'organe de manoeuvre 5, au-dessus de la diode électroluminescente 13, pour améliorer l'aspect visuel et faciliter l'actionnement par un utilisateur lorsque le 10 dispositif de commutation est installé dans un équipement électronique. Un tel bouton associé au dispositif de commutation peut notamment être prévu pour constituer une touche de clavier d'un appareil électrique, tel qu'une console d'habitacle de véhicule automobile. Le boîtier 3 est de forme générale parallélépipédique et délimite intérieurement un logement 15 de forme générale cylindrique, obturé à son extrémité inférieure par le fond 9. Le boîtier est réalisé en matière plastique 20 isolante. Le boîtier 3 comporte un plot 17, faisant saillie axialement du fond 9 et s'étendant de façon centrale par rapport au logement 15. Le plot 17 est formé de deux branches axiales 17A, 17B, réalisées d'une pièce avec le 25 boîtier 3, et entre lesquelles est ménagée une fente 19 qui débouche sur un alésage 21 de la paroi de fond du boîtier 3. Dans le boîtier 3 est également formé une barrière 23, qui fait saillie axialement de part et d'autre de la paroi de fond 9, respectivement dans la fente 19 et 30 l'alésage 21. Du côté du logement 15, la barrière 23 est pourvue de deux rampes obliques de guidage 25A, 25B, destinées à guider les pattes conductrices 31A, 31B de la LED 13. Ainsi la fente 19 pratiquée dans le plot 17 est-elle adaptée pour recevoir et guider, avec la barrière 23, les pattes conductrices 31A, 31B de la LED 13, au travers de deux trous correspondants 22A, 22B formés dans le fond 9 et débouchant dans l'alésage 21. Autour du plot 17, le fond 9 présente un rebord 33 de forme sensiblement annulaire. Dans l'exemple représenté, le rebord 33 est entièrement venu de matière avec le reste du boîtier, c'està-dire en matière isolante, mais le commutateur pourrait être conçu avec une piste conductrice revêtant ledit rebord. 10 La surface latérale généralement cylindrique du logement 15 est interrompue par quatre dégagements 40 décalés angulairement de 900 autour de l'axe Z. Ces dégagements 40 s'étendent suivant des génératrices de la paroi cylindrique. Le fond de chaque dégagement 40 est équipé d'une plage conductrice 42. Une première plage 42 définit une première piste conductrice 42A (Figure 4), une deuxième plage conductrice 42 adjacente à la première définit une deuxième piste conductrice 42B (Figure 4), tandis que les 20 deux autres plages conductrices 42 définissent une troisième piste conductrice 42C (Figure 4). Toutes les plages 42 s'étendent sensiblement dans un même plan horizontal. Le boîtier 3 comprend en outre une série de bornes 25 conductrices 45, ici au nombre de six, qui font saillie parallèlement trois à trois de deux faces latérales opposées du boîtier. Ces bornes 45 ont la forme de languettes plates coudées à 900, et sont destinées à être reliées, notamment par soudage, à des pistes conductrices d'une carte de 30 circuit imprimé. Dans le fond de l'alésage 21 sont disposées deux pistes conductrices 43, 44 isolées électriquement l'une de l'autre par la barrière 23, et destinées chacune à être reliées électriquement, par simple contact ou par soudage, avec l'une respective des pattes conductrices 31A, 31B de la LED 13. Chacune des pistes 42, 43, 44 est reliée électriquement, à l'une ou plusieurs des bornes 45. S En saillie de la face inférieure du boîtier 3 sont formés deux tenons 47 de montage et de positionnement du boîtier sur une carte de circuit imprimé. Sur deux faces latérales opposées du boîtier 3, sont aussi formés des ergots 49 d'accrochage de la bretelle 11. Le mécanisme de commutation 7 comporte deux cloches conductrices élastiques 51, 52 identiques ou sensiblement identiques et superposées, dont chacune présente une partie centrale 55 de forme générale annulaire, et quatre bras 57 en saillie radiale de ladite partie centrale. Ces bras sont 15 décalés angulairement de 900, et leurs extrémités libres sont adaptées pour être reçues dans les dégagements 40. L'ouverture 59 pratiquée dans la partie centrale 55 est conformée de sorte que chaque cloche 51, 52 puisse être enfilée sur le plot 17, et que le bord de l'ouverture 59 20 puisse coopérer, avec un faible jeu, avec la base du plot 17. Une région 61 de la partie centrale 55 de la cloche inférieure 52, périphérique de l'ouverture 59, définit ainsi une région 61 d'appui annulaire de la cloche inférieure 52 avec le rebord 33 du fond du boîtier. Les cloches 51, 52 sont de préférence réalisées en acier pour leur conférer de bonnes performances de résistance mécanique et d'élasticité, et de préférence encore revêtues par dorure, de façon à améliorer la conductivité électrique, mais également à procurer de bonnes 30 qualités de réflexion de la lumière émise par la LED 13, lors du fonctionnement du dispositif. La LED représentée sur les Figures 1 à 3 présente, comme cela a déjà été mentionné, deux pattes conductrices 31A, 31B, ainsi qu'un corps translucide ou transparent 71. Dans l'exemple représenté sur ces Figures, le corps 71 est de forme générale parallélépipédique et les pattes conductrices 31A, 31B sont formées chacune d'une languette méplate effilée vers son extrémité libre et pliée en V. Ces 5 pattes sont par exemple soudées sur un corps de LED de type CMS. L'organe de manoeuvre 5 est constitué d'une bague cylindrique 81 solidaire, à sa périphérie, de quatre blocs 83 en saillie radiale, décalés angulairement les uns des 10 autres de 900 autour de l'axe Z. Ces blocs 83 sont adaptés pour être engagés et pour coulisser axialement dans les dégagements 40, afin d'assurer un guidage en translation axiale de l'organe de manoeuvre 5 dans le boîtier 3. L'ouverture centrale 85 de la bague 81 est de dimension et 15 de forme adaptées pour que l'organe de manoeuvre 5 puisse coulisser axialement sans interférence autour de la source lumineuse 13 et du plot 17. On notera que la surface supérieure de la bague 81 est surélevée par rapport à celle du bloc 83, ce qui permet d'obtenir que la bague 81 fasse 20 saillie, comme cela est visible sur les Figures 2 et 3, du boîtier 3, en position de repos du dispositif, alors que les blocs 83 sont engagés dans les dégagements 40 respectifs. La bretelle 11 est formée d'une plaque plane 91 de forme générale carrée, dont les bords extérieurs peuvent 25 concider sensiblement avec ceux de la surface supérieure du boîtier 3, et pourvue de pattes latérales 93 rabattues perpendiculairement. Chacune de ces pattes latérales 93 est évidée de façon à pouvoir s'engager sur l'un respectif des ergots 49. Ainsi la bretelle 11 peut-elle être clipée, par 30 engagement suivant l'axe Z, sur le boîtier 3, par les moyens d'accrochage constitués des ergots 49 d'une part, et des pattes latérales complémentaires 93 d'autre part. La plaque plane 91 est formée avec un alésage central 95 traversant, de forme circulaire, et de dimension correspondante au diamètre extérieur de la bague 81. On va maintenant décrire, toujours en référence aux Figures 1 à 3, le dispositif assemblé dans son état de repos. Dans cette configuration, les cloches 51, 52 sont superposées et enfilées sur le plot 17, de façon que la région périphérique 61 de l'ouverture 59 de la cloche inférieure 62 soit en appui sur le rebord 33. Cet appui est 10 permanent, quel que soit l'état du dispositif de commutation. Les extrémités libres des bras 67 sont engagées dans les dégagements 40 du logement 15. L'organe de manoeuvre 5 est superposé à la cloche supérieure 51, ces blocs 83 étant engagés dans les 15 dégagements 40 respectifs et venant en appui sur les bras 57 de la cloche supérieure 51. L'ouverture centrale 85 donne alors accès à l'ouverture 59 des cloches, permettant ainsi l'implantation d'un composant électronique, tel que la LED 13, au centre du boîtier. La bretelle 11 est clipée sur le boîtier 3, la plaque plane 91 constituant alors une butée axiale pour les blocs 83, qui interdit l'extraction de l'organe de manoeuvre 5 du boîtier 3 et ainsi celle du mécanisme de commutation 7. La LED 13 est partiellement engagée dans l'évidement 25 formé par la fente 19 du plot 17, en l'occurrence par ses pattes conductrices 31A, 31B. Celles-ci font saillie, par leur extrémité inférieure, dans l'alésage 21 en établissant un contact avec respectivement les pistes 43, 44. Le corps translucide 71 repose sur la surface supérieure du plot 17 30 et fait saillie vers le haut du boîtier 3 et de l'organe de manoeuvre 5. Dans cette configuration de repos de l'organe de commutation, chaque extrémité libre des bras 57 des cloches 51, 52 s'étend au-dessus de l'une des plages de contact 42, de sorte qu'aucune des cloches 51, 52 n'est en contact avec ces plages 42. Sur la Figure 4, on a illustré la disposition des plages conductrices 42 dans leur plan horizontal. Ces 5 dernières sont régulièrement réparties autour de l'axe central Z du dispositif. Concernant les liaisons électriques, on notera que la piste 42C, constituée de deux plages adjacentes pour une sécurité de fonctionnement optimale, peut être reliée à une ligne de potentiel de 10 référence appelée " commun ". On va maintenant décrire le dispositif de commutation lors de l'actionnement de l'organe de manoeuvre 5, le dispositif n'ayant pas été représenté dans son état d'actionnement, correspondant à la déformation élastique du 15 mécanisme de commutation 7. L'organe de manoeuvre 5 peut être actionné par un utilisateur par l'intermédiaire d'un bouton translucide (non représenté) solidaire de l'organe de manoeuvre. L'ensemble formé du dispositif de commutation et du 20 bouton peut définir une touche de clavier d'appareil électrique, par exemple de console d'habitacle de véhicule automobile, comme mentionné précédemment. Lorsque l'organe de manoeuvre 5 est pressé vers le bas, directement ou par l'intermédiaire d'un bouton, les 25 blocs 83, par pression sur les extrémités libres des bras 57, font fléchir lesdits bras 57 en les déformant, jusqu'à ce que lesdites extrémités libres viennent en contact avec les plages de contact 42. On comprend que le contact électrique entre les 30 plages 42 est alors établi par l'intermédiaire du mécanisme de commutation 7. Le but principal de la présence d'une LED 13 dans le dispositif de commutation 1 étant de signaler visuellement le changement d'état de commutation du dispositif, on il prévoit généralement que les pistes électriques et les bornes 45 soient raccordées à un circuit électrique adapté pour alimenter électriquement la LED 13, et ainsi éclairer le corps 71, lors de la fermeture du contact entre les 5 plages 42 (c'est-à- dire les pistes 42A, 42B, 42C) par les cloches 51, 52. Il faut noter que les cloches 51, 52, grâce à leur ouverture centrale 59, permettent de loger un composant électrique, tel que la LED 13, au centre du dispositif. Ceci 10 peut être avantageux, dans le cas d'une source lumineuse, pour des raisons esthétiques, du fait de la disposition-même de la source, mais également du fait que les rayons lumineux émis par la source 13 sont réfléchis et concentrés par la surface intérieure de la cloche 51, celle-ci étant 15 " renversée ". C'est pourquoi il est particulièrement avantageux de prévoir un revêtement réfléchissant au moins sur la cloche supérieure 51, par exemple une dorure. Lorsque la pression est relâchée sur l'organe de manoeuvre 5, on comprend que le mécanisme de commutation 7 20 reprend, après avoir été déformé élastiquement, sa forme initiale de repos, l'extrémité libre des bras 57 repoussant les blocs 83 en butée sur la plaque 91. Sur la Figure 5, on a représenté le même dispositif que celui de la Figure 1, à la seule différence que la LED 25 13 a été replacée par une LED 113 de type différent. Ainsi, la LED 113 a des pattes conductrices 131A, 131B de type "à brocher", et un corps translucide 171 de forme générale cylindrique. Ce deuxième exemple de réalisation montre que le 30 dispositif peut être équipé d'un grand nombre de composants électriques, notamment de sources lumineuses et notamment de LED, de types différents. Bien entendu, la présence d'un composant électrique telle qu'une LED au centre du dispositif est tout à fait optionnelle, ce qui montre que le dispositif faisant l'objet de l'invention peut être utilisé dans de nombreuses applications, qu'elles nécessitent ou non l'émission d'un signal lumineux pour signaler la commutation. On l'a vu, le dispositif de commutation suivant l'invention procure un bon compromis entre la réduction du bruit de commutation d'une part, et la préservation de la sensation tactile de la commutation d'autre part. Il procure également une fiabilité de fonctionnement entièrement 10 satisfaisante. REVENDI CATIONS 1. Dispositif de commutation comportant - un boîtier (3) présentant un fond (9) ; - un organe de manoeuvre (5) mobile en translation 5 par rapport audit boîtier suivant un axe d'actionnement (Z); - au moins une première piste conductrice (42) fixée à l'intérieur du boîtier (3); - au moins une cloche conductrice (52) qui présente une partie périphérique (57) et une partie centrale (55), et 10 qui est déformable élastiquement suivant l'axe d'actionnement (Z) sous l'effet de l'organe de manoeuvre (5), ladite cloche (52) étant disposée dans le boîtier (3) de façon que sa partie centrale (55) repose sur une partie de fond (33) du boîtier, tandis que sa partie périphérique 15 (57) est susceptible de passer d'une position à une autre parmi une position de contact avec ladite première piste (42) et une position hors contact avec ladite première piste (42), ces positions correspondant à des états de repos et déformé de la cloche (52), caractérisé en ce que la partie centrale (55) est pourvue d'une ouverture (59), et présente une région périphérique (61) de ladite ouverture (59) définissant une région d'appui annulaire de la cloche (52) avec la partie de fond du boîtier (33). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (3) comprend, en saillie radiale du fond (9), un plot (17) sur lequel est enfilée la cloche (51, 52) par son ouverture (59), et à la base duquel s'étend ladite partie de fond (33). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le plot (17) présente un évidement (19) dans lequel peut être logé au moins partiellement un composant électrique (13; 113). 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fond (9) du boîtier (3) est pourvu d'au moins deux trous en regard de l'ouverture de la cloche (51, 52) destinés à recevoir chacun 5 une patte de raccordement (31A, 31B; 131A, 131B) d'un composant électrique (13; 113). 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cloche (51, 52) est en acier doré. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'organe de manoeuvre (5) comprend une bague (81) dont l'ouverture centrale (85) donne accès à l'ouverture (59) de la cloche (51, 52). 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de telles pistes conductrices (42) fixées à l'intérieur du boîtier (3), isolée électriquement l'une de l'autre, et telles que la partie périphérique (57) de la cloche (52), dans sa position de contact avec l'une desdites pistes (42), est simultanément en contact avec les autres pistes (42). 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites pistes (42) s'étendent 25 sensiblement sur un même plan. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la partie périphérique de la cloche (51, 52) comprend, pour chaque piste conductrice, au moins un bras radial (57) définissant 30 une partie de contact avec ladite piste respective (42). 10. Dispositif suivant les revendications 7 et 9 prises ensemble, caractérisé en ce que les bras radiaux (57) de la cloche (51, 52) sont répartis régulièrement sur la périphérie. 11. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte trois telles pistes dont l'une (42C) est associée à deux bras radiaux adjacents (57), ladite piste (42C) étant prévue pour être reliée à une ligne de potentiel de référence. 12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l'organe de manoeuvre (5) est pourvu, pour chaque bras radial (57), d'au moins une saillie radiale (83), superposée au bras radial respectif (57) de la cloche (51, 52) et guidée dans une gorge (40) correspondante du boîtier (3) suivant l'axe d'actionnement (Z). 13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte deux 15 cloches identiques (51, 52) superposées. 14. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte une source lumineuse, notamment une LED (13;113), pourvue de pattes (31A, 31B; 131A, 131B) de raccordement à une source 20 électrique, ladite source lumineuse étant montée dans le boîtier (3) de sorte que ses pattes de raccordement s'étendent au travers de l'ouverture (59) de la cloche (51, 52). 15. Dispositif suivant les revendications 3 et 14 25 prises ensemble, caractérisé en ce que la source lumineuse (13; 113) a un corps translucide (71;171) logé au moins partiellement dans l'évidement (19) du plot (17). 16. Dispositif suivant les revendications 6 et 14 prises ensemble, caractérisé en ce que la source lumineuse 30 (13; 113) a un corps translucide (71; 171) en saillie du boîtier (3) au travers de l'ouverture centrale (85) de l'organe de manoeuvre (5). 17. Touche de clavier d'appareil électrique, notamment de console d'habitacle de véhicule automobile, comprenant un dispositif de commutation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, et un bouton translucide solidaire de l'organe de manoeuvre (5).