Brevet FR2864691A1 — publié le 20050701

"Commutateur électrique lumineux à effet tactile" La présente invention concerne un commutateur électrique à effet tactile. L'invention concerne plus particulièrement un commutateur électrique dit du type lumineux ou illuminé qui est notamment utilisé en grandes quantités pour l'équipement des véhicules automobiles et qui est du type comportant: - un boîtier inférieur dont la face inférieure est prévue pour reposer sur la face supérieure d'une plaque à circuits imprimés et io qui délimite une cavité interne dans le fond de laquelle sont disposés au moins deux éléments de contact électrique fixes dont chacun est relié à une patte de raccordement qui fait saillie à l'extérieur du boîtier pour le raccordement électrique de l'élément de contact fixe avec une piste conductrice de la plaque à circuits imprimés; - un organe de déclenchement de forme générale bombée qui est reçu dans la cavité et qui est déformable élastiquement, à partir d'un état stable de repos, sous l'action d'un organe d'actionnement dont la partie inférieure agit sur l'organe de déclenchement selon une direction sensiblement perpendiculaire au fond de la cavité - et au moins une source lumineuse portée par une plaque support qui s'étend horizontalement au-dessus de la face supérieure ouverte de la cavité, qui chevauche l'organe d'actionnement, et qui comporte des bornes de raccordement électrique de la source lumineuse avec un circuit d'alimentation électrique de la source lumineuse, notamment commandé par le commutateur. L'action de l'organe d'actionnement sur l'organe de déclenchement établit une liaison électrique entre les deux contacts fixes en vue de provoquer l'alimentation électrique de la source lumineuse qui est reliée avec un circuit d'alimentation électrique commandé par le commutateur. Un exemple d'un tel type de commutateur est décrit et représenté dans le document JP-A-7.65.666 dans lequel la plaque de support de la source lumineuse, qui est par exemple réalisée sous la forme d'une diode électroluminescente aussi appelée "LED", est intégrée au commutateur avec les bornes de raccordement électrique de la source lumineuse qui s'étendent à travers le fond du boîtier inférieur. Une telle conception présente différents inconvénients. Tout d'abord, elle nécessite, pour le montage et le io raccordement du commutateur électrique et des bornes de raccordement électrique de la LED, de recourir à la technique dite du piquage sur la plaque à circuits imprimés. De plus, elle ne permet aucune modularité pour la conception du commutateur, notamment en ce qui concerne l'utilisation de différentes sources lumineuses et/ou les schémas électriques de raccordement et d'alimentation des sources lumineuses. Afin de remédier notamment à ces inconvénients, l'invention propose un commutateur électrique du type mentionné précédemment, caractérisé en ce que les bornes de raccordement électrique de la source lumineuse s'étendent verticalement à l'extérieur du boîtier le long de faces latérales verticales du boîtier. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - la face inférieure de la plaque support repose sur un bord du boîtier inférieur; - le boîtier comporte deux parois latérales verticales parallèles et opposées dont les bords supérieurs comportent chacun un logement ouvert vers le haut qui reçoit une portion en vis-à-vis de la plaque support; - le commutateur comporte une cage rapportée de fixation de la plaque support sur le boîtier; - la cage de fixation est une cage métallique comportant un cadre supérieur de fermeture qui s'étend en regard des bords supérieurs des parois latérales du boîtier, et comportant des bras verticaux de fixation du cadre sur le boîtier; - le cadre de fermeture est en appui vertical sur les bords supérieurs des parois latérales du boîtier; - le cadre supérieur de fermeture assure aussi le positionnement et la retenue verticale vers le haut de la plaque support; - les extrémités libres inférieures des bornes de raccordement électrique de la source lumineuse sont conformées io de manière à venir en appui élastique sur des pistes conductrices de la face supérieure de ladite plaque à circuits imprimés - la plaque support délimite verticalement vers le haut la position de repos de l'organe d'actionnement vers laquelle il est rappelé élastiquement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation préféré d'un commutateur électrique conforme aux enseignements de l'invention pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective à grande échelle de trois-quarts et de dessus du commutateur électrique; - la figure 2 est une vue en perspective éclatée, selon le même angle que celui de la figure 1, des principaux composants du commutateur électrique; - la figure 3 est une vue en perspective analogue à celle de la figure 1 sur laquelle le commutateur est représenté en section par le plan vertical longitudinal médian PLM de la figure 11; - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3 sur laquelle le connecteur est illustré en section par le plan vertical transversal médian PTM de la figure 11; - les figures 5 à 10 sont des vues analogues à celles de la figure 1 sur lesquelles on a progressivement ôté les différents composants du commutateur empilés verticalement; - la figure 11 est une vue de dessus à grande échelle du commutateur de la figure 1; - la figure 12 est une vue de dessus à grande échelle du boîtier inférieur du commutateur illustré en perspective à la figure 10; - la figure 13 est une vue de dessous du commutateur de la figure 11; - la figure 14 est une vue latérale du commutateur de la figure 1; io - la figure 15 est une vue en perspective à grande échelle de dessous de la cage du commutateur; - la figure 16 est une vue en perspective à grande échelle de dessous de la plaque support avec ses bornes de raccordement électrique; - la figure 17 est une vue en perspective à grande échelle de dessus des quatre bornes de raccordement, avant le surmoulage de la plaque support. Dans la description qui va suivre, afin d'en faciliter la compréhension et celle des revendications, on utilisera à titre non limitatif les termes inférieur, longitudinale, transversal, et vertical en référence à l'orientation générale des figures et au trièdre L, V, T indiqué sur les figures. Des composants identiques, analogues ou similaires seront désignés par les mêmes chiffres de référence. Le commutateur 10 illustré aux figures présente une double symétrie générale de conception par rapport aux plans verticaux médians longitudinal PLM et transversal PTM indiqués à la figure 11 et qui sont sécants selon l'axe central vertical A. Le commutateur 10 comporte essentiellement, empilés verticalement vers le haut selon l'axe central vertical A, le boîtier inférieur 12, deux organes de déclenchement superposés 14, deux films souples d'étanchéité superposés 16, un organe d'actionnement ou actionneur 18, une plaque 20 horizontale de support d'une diode électroluminescente ou LED 22 et une cage supérieure 24 de fermeture et de fixation des composants. Comme on peut le voir notamment à la figure 10, le boîtier inférieur 12 est une pièce creuse de forme générale parallélépipédique rectangle réalisée par surmoulage en matière plastique isolante. Le boîtier 12 comporte une plaque horizontale inférieure de fond 26 délimitée par une face inférieure 27 et à partir de laquelle s'étendent verticalement vers le haut deux parois latérales io verticales longitudinales 28 et deux parois latérales verticales transversales 30 qui sont délimitées verticalement vers le haut par une face supérieure, ou bord horizontal 32. Les faces internes opposées 29 des parois longitudinales 28, et 31 des parois transversales 30, délimitent une cavité centrale interne 34 dans laquelle sont agencés différents composants du commutateur 10. De manière connue, la plaque de fond 26 est surmoulée sur deux pièces métalliques conductrices découpées et pliées, latérale 36 et centrale 38. Le contact latéral fixe 36 se prolonge longitudinalement à l'extérieure du boîtier au-delà de la face externe de la paroi transversale 30 de gauche en considérant les figures, par une patte longitudinale de raccordement électrique 40 dont la face inférieure horizontale 41 est coplanaire avec la face inférieure 27 de la plaque de fond 26. Comme le contact latéral 36, le contact central 38 se prolonge longitudinalement à l'extérieur du boîtier 12, au-delà de la face externe de la paroi transversale 30 de droite, par une plaque de contact 39 dont la face inférieure horizontale 37 est affleurante et coplanaire à la face inférieure 27 de la plaque de fond 26. La face supérieure horizontale 42 du contact fixe 36 s'étend dans le fond de la cavité 34 en étant décalée verticalement au-dessus de la face supérieure 25 de la plaque de fond 26 et à la même altitude que la face supérieure horizontale 44 d'une surépaisseur 46 réalisée par moulage avec la plaque de fond 26 en matériau isolant. Le contact fixe central 38 comporte une pastille centrale 48 dont la face supérieure horizontale 49 conductrice est à une altitude supérieure à celle de la face 25 de la plaque 26 mais qui est décalée verticalement vers le bas par rapport au plan horizontal passant par la face supérieure 42 du contact fixe 36 et par la face horizontale isolante 44. io Au-dessus du plan horizontal H des faces 42 et 44, la cavité 34 comporte un fond annulaire périphérique de contour rectangulaire 50. De manière connue, les deux organes de déclenchement à effet tactile 14 sont des éléments identiques superposés en matériau conducteur en forme générale de pyramide rectangulaire avec un dôme central 52. Le contour et les dimensions des deux organes sont tels qu'ils sont reçus pratiquement sans jeu, comme on peut le voir aux figures 3 et 4, en appui vertical sur les faces 42 et 44 et en dessous du bord 50. Dans leur état stable de repos, c'est-à-dire lorsqu'ils ne sont pas déformés, les organes 14-52 reposent par leurs bases rectangulaires inférieures 54 sur les faces 42 et 44 et leurs dômes centraux 52 sont décalés verticalement vers le haut au- dessus de la pastille centrale 48, 49. Dans la position stable de repos des organes de déclenchement 14, ceux-ci sont en permanence en contact électrique avec le contact fixe latéral 36. De manière connue, une action verticale centrale de haut en bas selon l'axe A sur les dômes superposés 52 provoque le changement brusque d'état des organes 14 de manière que les dômes 52 viennent subitement en contact avec la face supérieure 49 du contact fixe central 38, 48 pour établir une liaison électrique entre les contacts fixes 36 et 38 et donc entre les pattes extérieures de raccordement électrique 40 et 39. Le logement de fond du boîtier inférieur 12, délimité vers le haut par le bord horizontal inférieur 50 et dans lequel sont agencés les contacts fixes 36-42 et 38-49 ainsi que les organes de déclenchement 14, est fermé de manière étanche par deux films superposés d'étanchéité 16 dont la périphérie est par exemple collée sur la face supérieure du bord horizontal inférieur 50. io Les zones dans lesquelles sont agencés les contacts électriques fixes 36, 38 et mobiles 14-52 sont donc ainsi entièrement protégées contre l'humidité et les pollutions. Comme on peut le voir aux figures 8 à 10, les parois latérales longitudinales 28 comportent chacune un dégagement central 56 qui s'étend verticalement depuis le plan du bord 50 jusqu'en haut et qui est délimité par des faces verticales transversales 58. Au-delà de la face supérieure horizontale 54 du film supérieur 16, la cavité 34 loge l'organe d'actionnement ou 20 actionneur 18. L'actionneur 18 est une pièce métallique en tôle épaisse réalisée par découpe et pliage qui est constituée pour l'essentiel par une plaque horizontale inférieure d'actionnement 60 qui comporte en son centre un bossage central d'actionnement 63 dont la face inférieure convexe 64 est centrée sur l'axe A et est en appui, à travers les films 16 sur la face supérieure des dômes centraux superposés 52. A chacune des ses extrémités longitudinales opposées, la plaque inférieure d'actionnement 60 de l'actionneur 18 est repliée à 180 en épingle à cheveux en comportant ainsi deux replis horizontaux 62 qui s'étendent longitudinalement vers l'intérieur en direction de l'axe A. Les dimensions longitudinales de la plaque 60 avec ses replis 62 sont telles qu'elle est reçue pratiquement sans jeu dans la cavité 34 délimitée par les faces internes 31 des parois latérales 30. Les dimensions de la plaque 60 avec ses replis 62 sont telles que la face horizontale supérieure 64 des replis 62 est légèrement décalée vers le haut par rapport au plan de la face horizontale ou bord supérieur horizontal 32 du boîtier inférieur moulé 12, cette cote étant déterminée par l'empilage de l'actionneur 18 des films 16 et des organes d'actionnement 14 dans le fond du boîtier 12. io Au-delà des replis horizontaux, l'actionneur 18 comporte deux branches centrales verticales d'orientation transversale 66 dont chacune est coudée à 90 horizontalement et longitudinalement vers l'extérieur 'de manière à se prolonger par une branche horizontale supérieure 68, les branches 68 étant coplanaires et délimitées par deux faces supérieures horizontales 70. Les branches horizontales 70 permettent le montage et la fixation d'un bouton translucide, non représenté, dont la conception dépend de l'application dans laquelle est utilisé le commutateur. La plaque support 20 est une pièce réalisée par moulage en matière plastique qui est une plaque de forme sensiblement rectangulaire délimitée par une face horizontale inférieure 72 plane de manière à constituer d'abord la plaque de fermeture de la cavité 34 pour y "emprisonner" l'actionneur 18 en s'étendant horizontalement au-dessus de la face supérieure horizontale 61 de la plaque inférieure 60 de l'actionneur 18. A cet effet, la face inférieure 72 est en appui verticalement vers le bas sur le bord 50 avec interposition du contour latéral des films d'étanchéité 16. La dimension selon la direction longitudinale séparant les faces latérales transversales verticales 74 de la plaque 20 est telle qu'elle est reçue avec jeu longitudinal entre les faces internes en vis-à-vis 67 des branches verticales 66 de l'actionneur 18 de manière que ce dernier puisse se déplacer verticalement vers le bas. L'empilage des composants est tel que, en position de repos, les organes de déclenchement 14 sont légèrement s précontraints verticalement en exerçant un effort de rappel verticalement vers le haut sur l'actionneur 18, à travers les films d'étanchéité 16, de manière que la face supérieure 61 de la plaque d'actionnement 60 soit en appui vertical vers le haut contre la face supérieure 72 de la plaque 20. lo La plaque 20 est une pièce moulée en matière plastique qui est surmoulée ici autour de quatre éléments de contact fixes 76 qui sont illustrés plus en détail à la figure 16. Chaque élément de contact fixe 76 est une plaquette horizontale délimitée par une face supérieure horizontale 77 de 15 contact. Les quatre faces supérieures sont coplanaires et chaque plaquette 76 appartient à un élément en tôle métallique découpée et pliée. Les quatre contacts fixes 76 sont ici agencés en carré autour de l'axe central A avec chacun un dégagement central 78 en arc de cercle délimitant une face verticale en arc de cylindre. Chaque contact fixe 76 se prolonge transversalement vers l'extérieur par une patte horizontale 80 décalée verticalement vers le bas par rapport au plan de la plaquette 76. Chaque patte 80 se prolonge par une branche verticale 82 qui s'étend dans un plan vertical longitudinal et qui se prolonge elle-même par une branche d'extrémité inférieure incurvée 84, avec sa face convexe inférieure 86 orientée vers le bas de manière à constituer, pour chaque contact fixe 76, une borne de raccordement électrique. Conformément aux enseignements de l'invention, la longueur des pattes horizontales 80 qui font saillie transversalement vers l'extérieur audelà des faces latérales longitudinales 75 de la plaque 20 est telle que les bornes de 2864691 i0 raccordement électrique 82-84 s'étendent verticalement à l'extérieur du boîtier inférieur 12 et le long des faces externes des parois latérales longitudinales 28 du boîtier inférieur 12. Comme on peut le voir notamment à la figure 6, les faces supérieures 77 des quatre plaquettes de contact fixes 76 sont affleurantes dans la face supérieure horizontale 88 de la plaque 20, cette dernière comportant un trou central cylindrique 90 dans la paroi concave duquel affleurent également les faces 78 du fait de la séparation des quatre contacts fixes 76 après surmoulage io du corps de la plaque 20. La plaque 20 comporte enfin deux surépaisseurs rectangulaires 92 qui recouvrent le reste des facs supérieures 77 et qui délimitent par leurs faces transversales et verticales internes opposées 94, un logement central destiné à recevoir la source lumineuse qui est ici constituée par la diode ou LED 22. Cette dernière est ici de forme générale parallélépipédique rectangle et elle comporte dans sa face horizontale inférieure, non représentée, des éléments de contact électrique qui sont en appui et en raccordement électrique avec les portions correspondantes en vis-à-vis des faces supérieures 77 des plaquettes 76. La fixation de la LED 22 sur la plaque support 20 est par exemple réalisée par soudage, brasage, et/ou collage au moyen d'une colle conductrice. La plaque support 20 peut aussi être surmoulée au moins en partie sur les contacts fixes 76 et sur le corps de la diode 22. La diode ou LED 22 s'étend globalement verticalement au-dessus de la plaque support 20 entre les branches 66 et 68 de l'actionneur 18. La fixation de la plaque support 20, et donc l'emprisonnement des autres composants dans le boîtier inférieur 12, est assurée par la cage supérieure 24 qui est une pièce en tôle découpée et pliée qui comporte notamment un cadre supérieur de fermeture 100 qui est de contour rectangulaire et 2864691 Il plan délimité par une face inférieure 102 (voir figure 15) qui est en appui sur le bord de contour rectangulaire 32. Pour son positionnement par rapport au boîtier inférieur 12 et plus précisément par rapport au bord supérieur 32, le cadre de fermeture 100 se prolonge vers le bas par deux pattes transversales et verticales 104 dont chacune est reçue dans un logement complémentaire 108 formé à cet effet, par moulage, dans la face externe de la paroi latérale transversale associée 30. Les dimensions des pattes 104 et des logements 108 sont io telles que la cage 24 est ainsi positionnée pratiquement sans jeu dans le plan horizontal par rapport au boîtier inférieur 12 sur la face supérieure 32 duquel elle reste en appui verticalement par son cadre 100-102. Pour la fixation de la cage 24 sur le boîtier inférieur 12, de manière à l'immobiliser verticalement, celle-ci se prolonge par quatre pattes verticales longitudinales 106 dont chacune, pour limiter l'encombrement transversal du commutateur, est reçue dans un évidement 112 formé à cet effet dans la face extérieure de la paroi latérale longitudinale 28 en participant aussi au positionnement de la cage 24 par rapport au boîtier 12. Chaque patte verticale 106 de fixation se prolonge, à son extrémité inférieure, par une patte 110 de fixation par sertissage qui s'étend horizontalement vers l'extérieur selon une direction sensiblement longitudinale et qui s'étend initialement, c'est-à-dire avant sa déformation de sertissage, dans le même plan vertical que la patte 106. Pour le sertissage, chaque plaque inférieure 110 est déformée transversalement vers l'intérieur de manière à être reçue dans un évidement complémentaire prévu à cet effet 112 et formé à la base du boîtier inférieur 12 dans la face externe de la paroi latérale longitudinale 28 et qui débouche aussi dans la face inférieure 27 de la plaque de fond. Le cadre supérieur 100 s'étend vers l'intérieur au-delà du bord 32 par deux nervures 114 en surépaisseur et d'orientation longitudinale dont les faces longitudinales verticales 116 s'étendent en regard des faces latérales verticales 117 des branches verticales 66 de l'actionneur 18. Le cadre supérieur 100 de fermeture, avec sa face 102, assure aussi le positionnement et la retenue verticale vers le haut de la plaque support 20 de la LED 22. La plaque support est ainsi prise en sandwich verticalement entre le boîtier 12 et la cage 24. Comme on peut le voir notamment à la figure 14, la face inférieure convexe 86 de chaque borne de raccordement 82-84 est située sensiblement dans le plan de la face inférieure 27 du boîtier inférieur 12, légèrement décalée en dessous de ce dernier. Ainsi, lorsque le commutateur 10 est fixé par soudage ou par brasage, notamment par refusion sur la face supérieure d'une plaque à circuits imprimés PCB (non représentée) par les faces inférieures 41 et 37 des pattes 40 et 39 de raccordement des contact fixes, les bornes 84 peuvent assurer un contact électrique par pression élastique et/ou avec soudage sur des pistes conductrices correspondantes (non représentées) de la plaque à circuits imprimés PCB. L'invention n'est, bien entendu, pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. II est par exemple possible de prévoir une ou plusieurs diodes 22 sur la plaque support 20, cette dernière pouvant présenter un nombre plus élevé de bornes de raccordement électrique en fonction du nombre de diodes utilisées. REVENDICATIONS 1. Commutateur électrique (10) à effet tactile du type comportant: - un boîtier inférieur (12) dont la face inférieure (27) est prévue pour reposer sur la face supérieure d'une plaque à circuits imprimés et qui délimite une cavité interne (34) dans le fond (26) de laquelle sont disposés au moins deux éléments de contact électrique fixes (36, 38) dont chacun est relié à une patte de raccordement (40, 39) qui fait saillie à l'extérieur du boîtier (12) pour le raccordement électrique de l'élément de contact fixe avec une piste conductrice de la plaque à circuits imprimés; - un organe de déclenchement (14) de forme générale bombée qui est reçu dans la cavité (34) et qui est déformable élastiquement, à partir d'un état stable de repos, sous l'action d'un organe d'actionnement (18) dont la partie inférieure (60, 63) agit sur l'organe de déclenchement (14, 52) selon une direction (A) sensiblement perpendiculaire au fond (26) de la cavité (34) - et au moins une source lumineuse (22) portée par une plaque support (20) qui s'étend horizontalement au-dessus de la face supérieure ouverte de la cavité, qui chevauche l'organe d'actionnement (18), et qui comporte des bornes (82) de raccordement électrique de la source lumineuse (22) avec un circuit d'alimentation électrique de la source lumineuse (22), notamment commandé par le commutateur (10), caractérisé en ce que les bornes (82) de raccordement électrique de la source lumineuse (22) s'étendent verticalement à l'extérieur du boîtier (12) le long de faces latérales verticales (28) du boîtier. 2. Commutateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la face inférieure (72) de la plaque support repose sur un bord du boîtier inférieur (12), 3. Commutateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le boîtier (12) comporte deux parois latérales verticales (28) parallèles et opposées dont les bords supérieurs comportent chacun un logement (56) ouvert vers le haut qui reçoit une portion en vis-à-vis de la plaque support (20). 4. Commutateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte une cage rapportée (24) de fixation de la plaque support (20) sur le boîtier (12). 5. Commutateur selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce que la cage de fixation est une cage métallique comportant un cadre supérieur (100) de fermeture qui s'étend en regard des bords supérieurs (32) des parois latérales du boîtier (28, 30), et comportant des bras verticaux (106) de fixation du cadre (100) sur le boîtier (12). 6. Commutateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le cadre de fermeture (100) est en appui vertical sur les bords supérieurs (32) des parois latérales (28, 30) du boîtier (12). 7. Commutateur selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le cadre supérieur (100) de fermeture assure le positionnement et la retenue verticale vers le haut de la plaque support (20). 8. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités libres inférieures (86) des bornes (82, 84) de raccordement électrique de la source lumineuse sont conformées de manière à venir en appui élastique sur des pistes conductrices de la face supérieure de ladite plaque à circuits imprimés. 9. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque support (20) délimite verticalement vers le haut la position de repos de l'organe d'actionnement (18) vers laquelle il est rappelé élastiquement.