Brevet FR2864692A1 — publié le 20050701

La présente invention concerne un dispositif de commande du changement d'état d'un élément qui permet de faire passer celui-ci d'un premier état activé ou inactivé à l'état inverse. Cet élément est par exemple un circuit électrique ou un organe mécanique. Le dispositif conforme à l'invention est plus particulièrement destiné à être utilisé dans l'industrie automobile, notamment sur le tableau de bord d'un véhicule, pour commander l'allumage ou l'extinction des feux ou le fonctionnement d'un avertisseur sonore, par exemple. Ce dispositif comprend un organe de commande manuelle dont l'actionnement par un utilisateur entraîne le changement d'état précité. En outre, l'utilisateur doit ressentir un effet tactile lorsqu'il déplace cet organe de commande, notamment par le passage d'un point dur. Cet effet est dénommé indexage de la position de l'organe de commande. On connaît déjà d'après l'état de la technique des dispositifs de commande tels que des poussoirs avec ressort sans indexage, des micro- contacteurs ou des poussoirs munis d'un ressort et dont la position est indexée sur une rampe crantée. Dans ces dispositifs de l'état de la technique, le frottement des pièces mécaniques entre elles provoque des efforts parasites et leur usure prématurée. L'invention a pour but de résoudre ces inconvénients et de fournir un dispositif de commande dont les moyens d'indexage des positions de fonctionnement aient une usure pratiquement nulle et donc un rendu tactile constant au cours du temps. L'invention concerne un dispositif de commande du changement 25 d'état d'un élément permettant de l'amener d'un état activé à un état inactivé ou inversement. Conformément à l'invention, il comprend un boîtier contenant des moyens élastiquement déformables interposés entre un organe de commande manuelle et un piston et des moyens d'indexage de la position dudit organe de commande constitués de deux aimants permanents de polarité opposée, l'un mobile, l'autre fixe, l'agencement de ces pièces étant tel que ledit organe de commande peut être déplacé entre une position initiale dans laquelle les deux aimants sont en contact magnétique et une position finale dans laquelle ils ne le sont plus, ce déplacement s'effectuant en deux phases successives, une première phase au cours de laquelle les moyens élastiquement déformables sont comprimés, les aimants étant toujours en contact et une seconde phase au cours de laquelle le piston écarte l'aimant mobile de l'aimant fixe sans compression supplémentaire desdits moyens élastiquement déformables, ces derniers tendant en permanence à ramener l'organe de commande dans sa position initiale, la force d'attraction magnétique entre les deux aimants étant supérieure à la force de rappel desdits moyens élastiquement déformables, le déplacement de l'une des pièces mobiles entraînant le changement d'état dudit élément. Ainsi, le rendu tactile de l'indexage de l'organe de commande est obtenu par la rupture d'un contact magnétique. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention: - dans la position finale de l'organe de commande, l'écartement entre les deux aimants est tel que l'aimant mobile est toujours dans le champ magnétique exercé par l'aimant fixe, de sorte que cette position finale est instable; - l'organe de commande manuelle est un bouton poussoir susceptible de se déplacer en translation en direction du piston et de l'aimant mobile; - les moyens élastiquement déformables sont un ressort; - le boîtier comprend deux cylindres d'axe longitudinal X-X', montés coaxialement l'un dans l'autre, les deux aimants sont annulaires, l'aimant fixe étant solidaire dudit boîtier, et le piston est un manchon tubulaire muni d'une nervure radiale annulaire, le ressort de forme hélicoïdale étant maintenu à ses deux extrémités entre ladite nervure radiale et le bouton poussoir, le bouton poussoir, le piston et l'aimant mobile étant guidés en translation à l'intérieur dudit boîtier le long de son axe longitudinal X-X', l'une des extrémités dite "avant" du piston étant en butée contre l'aimant mobile et son extrémité opposée dite "arrière" étant espacée du bouton poussoir d'un jeu lorsque celui-ci est dans sa position initiale, ce jeu correspondant à la course que le bouton poussoir parcourt durant la première phase de son déplacement. - l'aimant fixe annulaire sert de butée de fin de course pour limiter le déplacement du piston; - ledit élément à commander est un circuit électrique dont l'une des 35 pièces mobiles constitue le commutateur électrique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés, qui en représentent, à titre indicatif mais non limitatif, un mode de réalisation possible. Sur ces dessins: - la figure 1 est une vue en coupe verticale axiale d'un mode de réalisation du dispositif de commande conforme à l'invention, - la figure 2 est un graphique représentant la force F à exercer sur l'organe d'activation manuelle du dispositif représenté en figure 1 en fonction de son déplacement d, - les figures 3, 4 et 5 sont des vues en coupe verticale axiale similaires à la figure 1 et illustrant trois positions de fonctionnement différentes du dispositif de la figure 1. Dans la suite de la description, les références aux termes "inférieur", "supérieur", "haut" ou "bas" sont à prendre en considération par rapport à la position du dispositif tel qu'il est représenté sur les figures et ne doivent pas être considérées comme limitatives. En se reportant à la figure 1, on peut voir que le dispositif comprend un boîtier 1 à l'intérieur duquel sont logés un bouton poussoir 2, un ressort 3, un piston 4 et deux aimants permanents 5 et 6 annulaires et de polarité opposée. Le boîtier 1 présente la forme générale d'un cylindre 11 d'axe longitudinal X-X' obturé à l'une de ses extrémités par un fond 13 perpendiculaire à cet axe. Ce fond 13 présente dans sa partie centrale une saillie cylindrique 12 qui s'étend en direction de l'intérieur du cylindre 11, sur une partie seulement de la 25 longueur de celui-ci, de préférence environ la moitié de sa longueur. Cette saillie 12 comprend une portion cylindrique 18 coaxiale à l'axe XX' et un fond 14 faisant office de butée. Une partie de la paroi du cylindre 11 située à proximité du fond 13 présente une épaisseur plus importante de sorte qu'elle définie une nervure annulaire 30 16 faisant saillie vers l'intérieur du cylindre 11 et un épaulement 15. La nervure 16 délimite avec le cylindre 18 et le fond 13, une chambre annulaire 17 à l'intérieur de laquelle l'aimant annulaire 6, dit "mobile" est guidé en translation selon l'axe X-X'. Les diamètres intérieur et extérieur de l'aimant 6 sont respectivement complémentaires du diamètre de la surface extérieure du cylindre 18 et du diamètre de la surface intérieure de la nervure annulaire 16. Le piston 4 est constitué d'un fourreau tubulaire centré sur l'axe X-X' et guidé en translation sur le cylindre 18. A cet effet, le diamètre de la surface extérieure du cylindre 18 est complémentaire du diamètre de la surface intérieure 40 du piston 4. Le piston 4 comporte en outre sur sa surface extérieure 41 une nervure radiale annulaire 42. L'aimant 5 annulaire est monté en position fixe à l'intérieur du boîtier 1 contre l'épaulement 15. Il est par exemple emmanché en force à l'intérieur du cylindre 11. Les deux aimants 5 et 6 sont disposés de façon que leurs faces de polarité opposée soient en regard l'une de l'autre. Le diamètre intérieur de l'aimant annulaire 5 est supérieur au diamètre extérieur du cylindre 18 de sorte qu'il existe entre ces deux éléments un espace à l'intérieur duquel est engagée l'une des extrémités 43 dite "avant" du piston 4. La face de bout de cette extrémité 43 porte la référence numérique 430. Elle est en permanence au contact de l'aimant mobile 6. L'extrémité opposée du piston 4 dite extrémité arrière porte la référence numérique 44 et sa face de bout la référence 440. Le piston 4 peut coulisser entre l'aimant fixe 5 et le cylindre 18, selon 20 l'axe longitudinal X-X' en direction du fond 3. Ceci provoque le déplacement en translation de l'aimant mobile 6 dans la même direction. Le bouton poussoir 2 présente la forme générale d'un cylindre 21 dont l'axe longitudinal est coaxial à l'axe X-X' et qui est obturé à l'une de ses extrémités par une surface 22 perpendiculaire, dite surface de pression car c'est sur celle-ci que l'utilisateur appuie pour commander le déplacement du bouton poussoir 2. Cette surface de pression 22 est de forme annulaire et présente dans sa partie centrale une saillie 23 qui s'étend en direction de l'intérieur du cylindre 21. Cette saillie 23 comprend une portion cylindrique 25 coaxiale à l'axe X-X' et un fond 24 faisant office de butée. La saillie 23 définit avec la surface 22 et le cylindre 21 une chambre annulaire 27. La cavité centrale cylindrique délimitée par la saillie 23 et débouchant vers le haut est référencée 26. Le bouton poussoir 2 est positionné à l'intérieur du boîtier 1 de façon que les butées 14 et 24 soient en regard l'une de l'autre. Il est guidé en translation par rapport à ce boîtier. A cet effet, le diamètre extérieur du cylindre 21 correspond au diamètre intérieur du cylindre 11. Le ressort hélicoïdal 3 est disposé dans le boîtier 1 à l'intérieur de la chambre annulaire 27 et autour du piston 4. Ce ressort 3 est donc également coaxial à l'axe longitudinal X-X'. Sa spire supérieure repose contre la face intérieure de la surface annulaire 22 du bouton 2, tandis que sa spire inférieure repose contre la nervure radiale 42 du piston 4. Ce ressort 3 constitue un organe de rappel élastique qui tend en 10 permanence à écarter le bouton poussoir 2 du piston 4. Afin d'éviter que le bouton poussoir 2 ne sorte du boîtier 1, un élément de verrouillage 7, tel qu'une vis par exemple les rend solidaires l'un de l'autre. A cet effet, deux alésages coaxiaux à l'axe X-X' sont percés au travers des butées 14 et 24, ils portent respectivement les références 140 et 240. Seul l'alésage 140 est taraudé. La vis 7 comprend une extrémité filetée 71 et une tête 72. Elle traverse l'alésage 240 du bouton poussoir 2 et est vissée dans l'alésage 140 du boîtier 1. Le diamètre de la tête de vis 72 correspond au diamètre intérieur de 20 la cavité cylindrique 26 du bouton 2. Par ailleurs, le diamètre intérieur de l'alésage 240 permet le passage de la vis 7 mais est inférieur au diamètre extérieur de la tête de vis 72. Ainsi, le bouton poussoir 2 peut se déplacer en translation le long de la vis 7 qui joue également le rôle d'élément de guidage et la tête de vis 72 sert de butée de fin de course à son déplacement De préférence, le boîtier 1, le bouton poussoir 2 et le piston 4 sont réalisés en matière plastique. Le dispositif de commande qui vient d'être décrit correspond à un mode de réalisation particulier de l'invention. Toutefois, d'autres variantes de réalisation pourraient être envisagées sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Ainsi, le ressort 3 pourrait être remplacé par tout autre organe élastiquement déformable, par exemple une ou plusieurs rondelles Belleville ou lames élastiquement déformables. De même, le bouton poussoir 2 pourrait être remplacé par tout autre 35 organe de commande manuelle dont le déplacement entraîne la compression du ressort 3, par exemple un bouton rotatif muni d'une rampe ou came transformant le mouvement de rotation du bouton en pression exercée sur le ressort. Le fonctionnement de ce dispositif de commande va maintenant être décrit. Dans la position initiale stable (position de repos) illustrée sur les figures 1 et 3, l'aimant mobile 6 dont la polarité est opposée à celle de l'aimant fixe 5 est attiré par celui-ci et se trouve en contact magnétique avec lui. Le ressort 3 est détendu de sorte que la face intérieure de la surface de pression 22 est écartée d'un jeu jl de la face de bout 440 de l'extrémité arrière 44 du piston 4. La tête de vis 72 est au contact de la butée 24 au fond de la cavité 26. L'extrémité avant 43 du piston 4 repose contre l'aimant mobile 5, la nervure 42 étant espacée d'un jeu j2 de la face supérieure de l'aimant fixe 5. Enfin, l'extrémité libre inférieure 210 du cylindre 21 est écartée de la face supérieure de l'aimant 5 d'un jeu j3 au moins égal à la somme des jeux jl et j2. Lorsque l'utilisateur exerce une pression avec le doigt sur la surface de pression 22 du bouton poussoir 2 (flèche F), le bouton 2 se déplace en translation en direction des aimants 5 et 6 jusqu'à atteindre la position intermédiaire représentée sur la figure 4. Au cours de la première phase de ce déplacement, le ressort 3 est comprimé entre le bouton 2 et le piston 4 car ce dernier est en butée contre l'aimant mobile 6. L'aimant mobile 6 ne se déplace pas et les deux aimants 5 et 6 restent au contact l'un de l'autre car leur force d'attraction magnétique mutuelle est supérieure à la force de rappel du ressort 3. Dans la position intermédiaire, le bouton 2 vient en butée contre le 25 piston 4 de sorte que le jeu jl est annulé. La figure 2 représente l'évolution de la force F à exercer sur le bouton poussoir 2 en fonction de son mouvement de déplacement d. Au cours de la première phase décrite précédemment, le bouton poussoir 2 se déplace de la position initiale do à la position intermédiaire d1 et la force F à exercer sur le bouton 2 augmente progressivement de façon linéaire correspondant à la compression du ressort 3. L'utilisateur est conscient d'exercer une pression progressive entraînant un déplacement du bouton 2 sur une certaine course. Lorsque l'utilisateur continue d'exercer une pression F sur le bouton 35 2, celui-ci continue sa course jusqu'à atteindre la position finale illustrée sur la figure 5. Au cours de cette seconde phase du déplacement, le ressort 3 n'est pas comprimé davantage puisque le bouton 2 est en butée contre l'extrémité arrière 44 du piston 4. Le bouton 2, le ressort 3 et le piston 4 se déplacent conjointement en translation le long de l'axe X-X' en direction de l'aimant fixe 5. Le piston 4 exerce une pression sur l'aimant mobile 6 et entraîne le déplacement de celui-ci en direction du fond 13 du boîtier 1, à l'intérieur de la chambre annulaire 17. Dans la position finale, la nervure 42 du poussoir 4 vient en butée contre l'aimant fixe 5 de sorte que le jeu j2 est annulé. Ce jeu j2 correspond alors à 10 l'écartement e entre les deux aimants 5 et 6. En se reportant à la figure 2, on peut voir qu'au cours de cette seconde phase, le bouton 2 se déplace de la position intermédiaire dl à la position finale d4 en passant par les deux positions d2 et d3. La force F à exercer augmente brutalement entre les positions dl et d2 ce qui correspond à l'effort dit de décollage qu'il faut exercer pour vaincre l'attraction magnétique mutuelle des deux aimants 5 et 6 et les séparer l'un de l'autre. L'utilisateur ressent une certaine résistance. Dès que la force F exercée devient supérieure à l'effort de décollage, les deux aimants 5 et 6 se décollent l'un de l'autre et le bouton 2 continue son déplacement plus facilement jusqu'à la position d3. L'utilisateur ressent un emballement du déplacement du bouton poussoir 2 ou effet avaloir et a l'impression tactile du passage d'un point dur. Ensuite, l'utilisateur exerce une force F sensiblement constante jusqu'à amener l'aimant mobile 6 en butée contre le fond 13 (position d4). De façon avantageuse, les dimensions du bouton 2 et du boîtier 1 sont telles que dans cette position finale, les butées 14 et 24 sont au contact l'une de l'autre, l'extrémité 210 du cylindre 21 vient en butée contre l'aimant fixe 5 et l'aimant mobile 6 est au contact du fond 13 du boîtier 1 de sorte que l'utilisateur sent qu'il ne peut pousser le bouton 2 plus loin. Lorsque l'utilisateur relâche la pression F, le ressort 3 se détend et exerce une force de rappel qui tend à écarter le piston 4 du bouton poussoir 2 et à faire remonter ce dernier vers le haut. De façon avantageuse, l'écartement e entre les deux aimants 5 et 6 en position finale est tel que l'aimant mobile 6 se trouve toujours dans le champ magnétique exercé par l'aimant fixe 5. Dès que la pression F cesse, l'aimant mobile 6 est attiré par l'aimant fixe 5 et revient se coller contre lui en entraînant dans sa course la remontée du piston 4. La position finale est donc une position instable. Dans le cas où cet écartement e est plus important l'aimant mobile 6 peut être ramené dans sa position initiale par tout moyen approprié tel qu'un micro ressort par exemple. On notera que la tête de vis 72 empêche le bouton poussoir 2 de remonter hors du boîtier 1. Ce dispositif conforme à l'invention est destiné à commander le changement d'état d'un élément quelconque, tel que par exemple un circuit 10 électrique, un circuit imprimé ou un organe mécanique. A cet effet, le déplacement de l'un des organes mobiles tel que le bouton de commande 2 ou de préférence, le piston 4 ou l'aimant mobile 6 entraîne par exemple l'ouverture ou la fermeture d'un circuit électrique ou le déplacement d'un organe mécanique tel qu'une languette ou une came par exemple. A titre d'exemple purement illustratif, la face de l'aimant mobile 6 située en regard du fond 13 peut être munie d'une languette de connexion électrique et un circuit électrique ou circuit imprimé est monté sur le fond 13. L'application de la languette solidaire de l'aimant mobile 6 contre les pistes dudit circuit imprimé ou contre les plots du circuit électrique permet de fermer ce circuit lorsque le bouton poussoir 2 est en position enfoncée. L'aimant mobile 6 joue le rôle de commutateur. Egalement à titre d'exemple, le piston 4 ou l'aimant mobile 6 peuvent être munis d'un ergot faisant saillie hors du boîtier 1 et dont le déplacement entraîne l'actionnement d'un ressort, d'une languette ou d'une came. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande du changement d'état d'un élément permettant de l'amener d'un état activé à un état inactivé ou inversement, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier (1) contenant des moyens élastiquement déformables (3) interposés entre un organe de commande manuelle (2) et un piston (4) et des moyens d'indexage de la position dudit organe de commande (2) constitués de deux aimants permanents (5, 6) de polarité opposée, l'un mobile, l'autre fixe, l'agencement de ces pièces étant tel que ledit organe de commande (2) peut être déplacé entre une position initiale dans laquelle les deux aimants (5, 6) sont en contact magnétique et une position finale dans laquelle ils ne le sont plus, ce déplacement s'effectuant en deux phases successives, une première phase au cours de laquelle les moyens élastiquement déformables sont comprimés, les aimants (5, 6) étant toujours en contact et une seconde phase au cours de laquelle le piston (4) écarte l'aimant mobile (6) de l'aimant fixe (5) sans compression supplémentaire desdits moyens élastiquement déformables (3), ces derniers tendant en permanence à ramener l'organe de commande (2) dans sa position initiale, la force d'attraction magnétique entre les deux aimants (5, 6) étant supérieure à la force de rappel desdits moyens élastiquement déformables (3), le déplacement de l'une des pièces mobiles (2, 4, 6) entraînant le changement d'état dudit élément. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que dans la position finale de l'organe de commande (2), l'écartement (e) entre les deux aimants (5, 6) est tel que l'aimant mobile (6) est toujours dans le champ magnétique exercé par l'aimant fixe (5), de sorte que cette position finale est instable. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de commande manuelle (2) est un bouton poussoir susceptible de se déplacer en translation en direction du piston (4) et de l'aimant mobile (6). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens élastiquement déformables (3) sont un ressort. 5. Dispositif selon les revendications 3 et 4 en combinaison, caractérisé en ce le boîtier (1) comprend deux cylindres (11, 18) d'axe longitudinal X-X', montés coaxialement l'un dans l'autre, en ce que les deux aimants (5,6) sont annulaires, l'aimant fixe (5) étant solidaire dudit boîtier (1) , et en ce que le piston (4) est un manchon tubulaire muni d'une nervure radiale annulaire (42), le ressort (3) de forme hélicoïdale étant maintenu à ses deux extrémités entre ladite nervure 2864692 ia radiale (42) et le bouton poussoir (2), le bouton poussoir (2), le piston (4) et l'aimant mobile (6) étant guidés en translation à l'intérieur dudit boîtier (1) le long de son axe longitudinal X-X', l'une des extrémités (43) dite "avant" du piston (4) étant en butée contre l'aimant mobile (6) et son extrémité opposée (44) dite "arrière" étant espacée du bouton poussoir (2) d'un jeu j1 lorsque celui-ci est dans sa position initiale, ce jeu jl correspondant à la course que le bouton poussoir (2) parcourt durant la première phase de son déplacement. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'aimant fixe annulaire (5) sert de butée de fin course pour limiter le déplacement du piston 10 (4). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément à commander est un circuit électrique dont l'une des pièces mobiles (2, 4, 6) constitue le commutateur électrique.