Brevet FR2859567A1 — publié le 20050311

La présente invention concerne un dispositif de commutation électrique comprenant: - un boîtier présentant un fond; - une première et une deuxième pistes conductrices 5 fixées à l'intérieur du boîtier, isolées électriquement l'une de l'autre; - un premier dôme conducteur, qui repose sur le fond du boîtier en établissant un contact permanent avec la première piste, ledit premier dôme étant déformable élastiquement de façon à pouvoir passer, sous l'effet d'une pression d'actionnement suivant un axe de déformation, d'une configuration de repos dans laquelle il est en contact électrique avec la première piste uniquement, à une configuration de déformation maximale, dans laquelle il établit un contact électrique avec la deuxième piste, de sorte que les première et deuxième pistes sont reliées électriquement; et - un dispositif d'actionnement comportant un organe de man uvre monté dans le boîtier de façon à coulisser orthogonalement à l'axe de déformation, et un organe de transformation de mouvement adapté pour exercer une pression d'actionnement suivant l'axe de déformation, en réponse à un déplacement de l'organe de man uvre. Un tel commutateur a par exemple été décrit dans la 25 demande de brevet français publiée sous le N 2 803 428, au nom de la Demanderesse. Un dispositif de ce type permet, par un mouvement d'actionnement latéral, de passer d'un premier à un deuxième état de commutation. Le terme d'actionnement latéral s'entend d'une pression, par exemple d'un utilisateur, exercée dans une direction sensiblement orthogonale au plan des pistes conductrices à commuter, ou encore dans une direction orthogonale à la direction principale de déformation des éléments élastiques de commutation. Pour certains appareils, des commutateurs à actionnement latéral sont préférables du point de vue de l'encombrement général de l'appareil et de la facilité de manoeuvre. Un problème important des commutateurs à actionnement latéral du type précité réside dans le fait qu'ils ne sont prévus que pour pouvoir prendre deux états de commutation, correspondant à deux plages de position de l'organe d'actionnement suivant son axe de coulissement. Un besoin existe de commutateurs à actionnement latéral présentant trois états de commutation, par exemple pour une utilisation dans des appareils photographiques à réglage automatique. Dans ce type d'appareils, l'actionnement d'un poussoir sur une première course provoque une mise au point automatique, et l'actionnement du bouton poussoir sur une course supplémentaire provoque le déclenchement. Un objectif important de l'invention est de proposer un dispositif de commutation à actionnement latéral et à trois états de commutation, sans accroissement important de l'encombrement du dispositif. A cet effet, un dispositif de commutation électrique suivant l'invention comprend: - une troisième piste conductrice fixée à l'intérieur du boîtier, isolée des première et deuxième 25 pistes; et - un deuxième dôme conducteur superposé au premier, et qui repose sur le fond du boîtier en établissant un contact permanent avec ladite troisième piste, ledit deuxième dôme étant déformable élastiquement, de façon à pouvoir passer, sous l'effet d'une pression d'actionnement exercée par le dispositif d'actionnement, successivement d'une configuration de repos, dans laquelle il est en contact électrique avec la troisième piste uniquement, à une configuration de déformation partielle, dans laquelle il établit un contact électrique avec le premier dôme tandis que ledit premier dôme n'est pas en contact avec la deuxième piste, et à une configuration de déformation maximale, correspondant à la configuration de déformation maximale du premier dôme, et dans laquelle il reste en contact électrique avec le premier dôme, de sorte que le dispositif de commutation peut prendre sélectivement trois états de commutation en fonction de la position de l'organe de manoeuvre. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, prises seules ou en combinaison: - le premier dôme a une partie périphérique qui définit la région de contact avec la première piste, et une partie centrale, qui définit la région de contact avec la deuxième piste; - le deuxième dôme a une partie périphérique, qui définit la région de contact avec la troisième piste, et une partie centrale, qui définit la région de contact avec le premier dôme; - un alésage est ménagé dans la partie centrale du deuxième dôme; et - le dispositif comprend une membrane d'étanchéité souple et isolante, interposée entre l'organe de transformation et ledit deuxième dôme. L'invention concerne également l'utilisation d'un dispositif de commutation tel que décrit précédemment pour réaliser un dispositif de déclenchement d'un appareil photographique. Un mode de réalisation particulier de l'invention va 30 maintenant être décrit en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la Figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un dispositif de commutation électrique conforme à l'invention; - la Figure 2 est une vue en coupe selon la direction 2-2, dans un plan médian vertical, du boîtier, des dômes, et de la membrane isolante, représentés sur la Figure 1; et - la Figure 3 est une vue en coupe selon la direction 3-3, dans un plan médian vertical, du dispositif de la Figure 1, en configuration assemblée. On a représenté sur la Figure 1 un dispositif de commutation, ou commutateur, conforme à l'invention, dans une vue éclatée suivant un axe Z-Z, que l'on supposera vertical pour la commodité de la description. Le dispositif comprend essentiellement: - un boîtier 1 formant socle, - un premier dôme 3 électriquement conducteur et 15 déformable élastiquement, un deuxième dôme 5 électriquement conducteur et déformable élastiquement, - une membrane isolante 7, - un organe de manoeuvre 9, - un organe de transformation de mouvement 11, et - une plaque de fermeture 13. En référence aux Figures 1 et 2, on va à présent décrire en particulier la structure du boîtier 1. Le boîtier 1 est formé d'un corps creux de forme générale parallélépipédique, et présentant un fond 21 et des parois latérales 23, 25 sensiblement verticales, délimitant ensemble un logement destiné à recevoir les dômes conducteurs 3, 5, la membrane 7, l'organe de manoeuvre 9 et l'organe de transformation de mouvement 11. Ces derniers sont maintenus, en position assemblée du commutateur, dans le logement au moyen de la plaque de fermeture 13. Le fond 21 présente une surface de base 22, plane et sensiblement rectangulaire. Au centre de la surface de base 22, un plot conducteur 27 cylindrique fait saillie verticalement de cette dernière. Le boîtier 1 a un bord périphérique horizontal 29, définissant une surface d'appui pour les bords périphériques de la membrane isolante 7, surélevé par rapport à la surface de base 22. En observant dans le plan de la Figure 2, qui s'étend parallèlement au côté de plus grande longueur de la base rectangulaire du boîtier 1, on notera que le boîtier a une structure intérieure étagée, à deux plans d'appui intermédiaires entre la partie centrale matérialisée par la surface de base 22, et le bord périphérique 29. Depuis la surface de base 22 et en direction des deux côtés de plus petite longueur du bord périphérique 29, adjacents aux parois latérales 25, le fond 21 s'étend de manière étagée en définissant essentiellement deux plans d'appui intermédiaires horizontaux, décalés verticalement entre eux et par rapport à la surface du bord périphérique 29. Le premier plan d'appui intermédiaire est matérialisé par deux bandes parallèles 31, 32 s'étendant de part et d'autre du plot 27, sensiblement symétriquement par rapport au plan médian vertical passant par le plot conducteur 27 et les milieux des grands côtés du rectangle défini par le bord périphérique 2. Ce plan d'appui est situé au-dessus de la surface supérieure du plot conducteur 27, et au-dessous du plan d'appui défini par le bord périphérique 29. La première bande 31 de cette paire est une piste conductrice, tandis que la deuxième bande 32 est une bande isolante. Le deuxième plan d'appui intermédiaire s'étend au-dessus du premier plan d'appui intermédiaire, et au-dessous du plan d'appui défini par les bords d'appui périphériques 29. Ce deuxième plan d'appui intermédiaire est matérialisé par deux bandes 33, 34 parallèles aux bandes 31, 32, s'étendant également de façon sensiblement symétrique. Dans la direction radiale, ces bandes 33, 34 s'étendent entre les bandes 31, 32 et les parois latérales 25. La première 33 de ces bandes est isolante, tandis que la deuxième 34 de ces bandes est une piste conductrice. Par convention, on définira le fond du boîtier 21 comme la réunion de la surface de base et des bandes 31, 32, 33, 34, qui forment les plans d'appui intermédiaires. On définira par ailleurs la bande conductrice 31 comme la première piste conductrice, le plot 27 comme la deuxième piste conductrice, et la bande 34 comme la troisième piste conductrice du commutateur. Le boîtier comporte en outre trois languettes conductrices horizontales 40, 41, 42, en saillie latérale des parois 25. Leur surface inférieure est sensiblement coplanaire à la surface extérieure du fond du boîtier. La première languette conductrice 40, qui fait saillie du boîtier sur toute la largeur d'une première paroi latérale 25, peut par exemple être reliée électriquement à la troisième piste conductrice 34 située du même côté du plan médian vertical parallèle à la paroi 25. De la même façon, la deuxième languette conductrice 41, qui fait saillie de l'autre paroi latérale 25 sur une partie de sa largeur, peut être reliée électriquement à la première piste conductrice 31, située du même côté du plan médian. Enfin, la troisième languette conductrice 42, qui fait saillie de la même paroi latérale 25 que la deuxième languette conductrice 41 sur une autre partie de la largeur de la paroi, peut être reliée électriquement au plot conducteur central 27, soit la deuxième piste conductrice. Les parois latérales du boîtier 25 s'étendent verticalement au-dessus du niveau du bord périphérique 29, et ce sur toute la largeur de ces parois. Les parois latérales adjacentes 23 sont quant à elles, formées de façon à s'étendre, sur les côtés, au même niveau que les parois 25, et à présenter dans une région centrale, un bord supérieur confondu avec le bord périphérique 29. Le boîtier 1 étant ouvert sur sa face horizontale supérieure, les parois latérales 23 présentent ainsi deux échancrures respectives opposées 45, 47 ouvertes vers le haut. Le boîtier est réalisé de préférence par surmoulage de matière plastique sur les parties électriquement conductrices. On pourra à présent se référer aux Figures 1 à 3. Le premier dôme conducteur 3 est formé d'une plaque métallique de forme générale rectangulaire, qui présente une convexité tournée, en position de repos du dôme et en place dans le boîtier, vers le haut. Dans cette position, dite de fonctionnement au repos, qui est représentée sur les Figures 2 et 3, le dôme 3 est centré sur l'axe vertical Z du commutateur. Ses bords périphériques 51, 52 correspondant aux côtés de plus faible longueur reposent sur les bandes 31, 32, à l'intérieur du boîtier 1. Le dôme 3 est maintenu dans cette position du fait que ses petits côtés 51 et grands côtés 52 viennent en appui sur un épaulement périphérique vertical 53 du boîtier 1. On comprend que dans cette position, le premier dôme 3 établit un contact permanent avec la première piste 31, et que son sommet se situe au droit du centre du plot conducteur 27, au-dessus de ce dernier. Le deuxième dôme 5 est essentiellement formé d'une plaque métallique rectangulaire de plus grande dimension que le premier dôme 3, qui présente une convexité tournée, dans la position de repos représentée sur les Figures 2 et 3, vers le haut. Dans ses positions de fonctionnement, au repos ou dans les configurations déformées, le deuxième dôme 5 est superposé coaxialement au premier dôme 3 et au plot conducteur 27. Le bord périphérique 57 correspondant au petit côté du rectangle repose sur les bandes 33, 34 du fond du boîtier 1. En position de fonctionnement, les bords périphériques 57 et les bords périphériques 59 correspondant aux grands côtés du rectangle viennent en butée sur un deuxième épaulement périphérique 61 du boîtier 1, lequel épaulement s'étend de façon étagée et concentrique au-dessus de l'épaulement périphérique 53. A son sommet dans sa partie centrale, le deuxième dôme 5 présente un alésage 63 s'étendant sur l'essentiel de 15 la largeur du rectangle. On comprend qu'en position de fonctionnement dans le boîtier, et dans sa position de repos représentée sur les Figures 2 et 3, le deuxième dôme 5 établit un contact électrique avec la troisième piste 34. En revanche, le deuxième dôme 5 s'étend au-dessus du premier dôme 3 sans contact avec lui. La membrane 7 est constituée, dans l'exemple représenté, de deux couches de matériaux isolants souples. La membrane 7 a une forme pleine, de contour extérieur sensiblement rectangulaire. Elle repose, en fonctionnement, sur le bord périphérique 19 du boîtier 1, et affleure à la surface supérieure du deuxième dôme 5, à laquelle elle est superposée. La membrane 7 établit, lorsque le commutateur est assemblé, une séparation étanche entre le fond 21 du boîtier et le volume supérieur du boîtier 1, dans lequel sont agencés l'organe de manoeuvre 9 et l'organe de transfert de mouvement 11. La membrane s'étend également de façon concentrique par rapport aux deux dômes 3, 5 et au boîtier 1. L'organe de manoeuvre 9 est un poussoir monté coulissant dans le boîtier 1, horizontalement, entre les parois latérales 23. Il est sensiblement symétrique par rapport au plan médian vertical de l'ensemble, contenant la direction de coulissement. L'organe de manoeuvre ou poussoir 9 a une structure de forme générale en T, avec une barre centrale 71 et deux blocs latéraux 73. L'extrémité proximale de la barre 71, reliée aux blocs 73, est pourvue d'une surface d'appui verticale 75 formée par une plaquette qui fait saillie de la barre 71 vers le bas. Ladite plaquette définit également une surface verticale 77 d'arrêt en translation du poussoir 9, par coopération avec la paroi latérale correspondante 23 du boîtier 1. Comme représenté sur la Figure 3, dans la position de repos du commutateur, la plaquette 76 fait saillie horizontalement, suivant son axe de coulissement ou axe d'actionnement X, hors du boîtier 1, au travers de l'échancrure 45. La surface de butée 77 est alors écartée, suivant l'axe d'actionnement X, de la face externe de la paroi latérale 23, d'une distance correspondant à la course du poussoir 9. Quel que soit l'état de fonctionnement du commutateur, les blocs latéraux 73 sont contenus dans le boîtier 1, au-dessus de la membrane 7. Les blocs latéraux 73 forment des parties de guidage du poussoir 9 à l'intérieur du boîtier 1, par leurs faces latérales verticales 79 qui coopèrent avec les parois latérales 25 du boîtier. Ils forment également des parties d'arrêt s'opposant à l'extraction du poussoir 9 hors du boîtier 1 selon l'axe d'actionnement X, au moyen de leurs faces verticales proximales 81, qui viennent en appui sur les parties de la 2859567 10 paroi latérale correspondante 23, situées de part et d'autre de l'échancrure 45. L'extrémité distale (ou libre) de la barre centrale 71 est pourvue d'une face plane inclinée 83, tournée vers le bas, formant came, qui s'étend entre les deux blocs latéraux 73. L'organe de transformation de mouvement 11, également appelé actionneur, a une structure de forme générale également en T. En configuration assemblée du commutateur, l'actionneur 11 est sensiblement symétrique par rapport au plan de symétrie du poussoir 9. Il comporte essentiellement une tige centrale 87 s'étendant, en position de repos du commutateur, sensiblement horizontalement et de façon que son extrémité libre soit tournée vers le poussoir 9, et une barrette transversale 89 parallèle aux parois latérales 23 du boîtier 1. A son extrémité libre définissant l'extrémité proximale, la tige centrale 87 présente une surface supérieure convexe 91, de section en arc de cercle, formant suiveur de came, en contact permanent avec la surface de came 83 du poussoir 9. On pourrait également prévoir une course morte du poussoir 9, en prévoyant un jeu entre les surfaces de came 83 et de suiveur de came 91, dans la position de repos du commutateur. La tige centrale 87 présente en outre, du côté de son extrémité libre, un téton 93 qui fait saillie vers le bas et vient en appui sur la membrane 7. Ce téton 93 est sensiblement centré sur l'axe vertical Z. Les extrémités libres 95 de la barrette transversale 89 sont prises dans des encoches verticales 97 formées dans les deux coins du boîtier 1, définis par les intersections des parois latérales 25 et de la paroi latérale 23 opposée à l'échancrure 45, au travers de laquelle fait saillie le poussoir 9. Les extrémités libres 95 reposent, en fond d'encoches 97, sur des plots d'appui respectifs 99. Les parties d'extrémité de la barrette 89 étant effilées, elles sont libres de pivoter, en prenant appui sur les blocs 99, autour de la direction principale de la barrette 89. L'actionneur 11 peut donc pivoter librement par rapport au boîtier 1 autour de l'axe matérialisé par la barrette transversale 89, c'est-à-dire autour d'un axe horizontal parallèle aux parois latérales 23. La plaque de fermeture 13 obture la face supérieure ouverte du boîtier 1, en maintenant à l'intérieur du boîtier les éléments décrits précédemment, à savoir les dômes 3, 5, la membrane 7, le poussoir 9 et l'actionneur 11, dans leur position de fonctionnement. La plaque de fermeture 13 est disposée horizontalement sur le boîtier 1. Elle comporte des organes d'accrochage sur le boîtier, tels qu'une paire de bretelles 101, s'étendant essentiellement verticalement, et des languettes d'accrochage 103 s'engageant dans des crans complémentaires 105 du boîtier 1. Elle comprend aussi une bande verticale 107 d'obturation de l'échancrure 47. La plaque de fermeture 13 est de préférence en acier inoxydable. On va maintenant décrire le fonctionnement du commutateur à partir de sa position de repos représentée à 25 la Figure 3. Au préalable, on définira l'axe d'actionnement comme étant l'axe de coulissement du poussoir 9, c'est-à-dire l'axe X, et l'axe de déformation comme étant l'axe privilégié suivant lequel les dômes 3, 5 peuvent être sollicités et déformés élastiquement, c'est-à-dire l'axe vertical Z. Comme mentionné précédemment, dans cette position du commutateur, le poussoir 9 est dans sa position d'extraction maximale du boîtier 1. Sa surface de came 83 fait contact avec le suiveur de came 91 de l'actionneur 11, lequel repose par le téton 93 sur la membrane 7, elle- même au contact de le deuxième dôme 5. Dans cette configuration, les dômes 3, 5 sont dans leur état de repos et ne font pas contact l'un avec l'autre. Le premier dôme 3 n'établit un contact électrique qu'avec la première piste 31, tandis que le deuxième dôme 5 n'établit un contact électrique qu'avec la troisième piste 34. Le commutateur au repos est alors dans un premier 10 état de commutation. A partir de cette position, lorsqu'un utilisateur presse sur la surface d'appui 75 du poussoir 9, ce dernier se déplace suivant l'axe d'actionnement X. La came 83 actionne le suiveur de came 91 de sorte que le coulissement suivant l'axe X du poussoir 9 provoque la rotation de l'actionneur 11 autour de l'axe de la barrette 89. Le téton 93 exerce par conséquent une pression sensiblement d'axe Z, orientée vers le bas, sur la membrane 7 et sur le deuxième dôme 5. Dans un premier temps, seule le deuxième dôme 5 se déforme avec la membrane 7. Au terme d'une première course de coulissement du poussoir 9, correspondant à une première étape de déformation du deuxième dôme 5, ce dernier vient en contact, par les bords périphériques de son alésage 63, sur le premier dôme 3 encore au repos. On parvient ainsi, au terme de cette première course de poussoir, à un deuxième état de commutation, dans lequel la première piste 31 et la troisième piste 34 sont reliées électriquement par l'intermédiaire des deux dômes 3, 5. Dans cette configuration, la deuxième piste 27 reste isolée électriquement des deux autres, du fait que le premier dôme 3 s'étend au-dessus d'elle, sans contact. Lorsqu'il poursuit sa pression sur le poussoir 9, l'utilisateur enfonce davantage ce dernier dans le boîtier, ce qui provoque la poursuite de la déformation du deuxième dôme 5 sous l'effet de la pression du téton 93. A la déformation du deuxième dôme 5 s'ajoute alors la déformation du premier dôme 3. L'utilisateur ressent alors une augmentation de la résistance mécanique à l'enfoncement du poussoir. Le commutateur est alors maintenu dans son deuxième état de commutation. Au terme de cette deuxième course de coulissement du poussoir, les deux dômes 3, 5 parviennent à leur configuration de déformation maximale, dans laquelle la partie centrale du premier dôme 3 vient en contact avec le plot conducteur 27. Un troisième état de commutation est alors atteint, dans lequel les trois pistes conductrices 27, 31, 34 sont reliées électriquement: la première piste 31 et la deuxième piste 27 sont reliées électriquement entre elles par l'intermédiaire du premier dôme 3; et la première piste 31 et la troisième piste 34 sont reliées entre elles électriquement par l'intermédiaire des dômes 3, 5. Grâce à l'alésage central 63 ménagé dans le deuxième dôme 5, on obtient une surface de contact annulaire, et ainsi sur une surface relativement importante, entre les deux dômes. Cette disposition permet de relier de manière fiable deux des trois pistes dans les deuxième et troisième états de commutation. A partir de ce troisième état de commutation, lorsque l'utilisateur relâche sa pression sur le poussoir 9, les dômes 3, 5 reprennent leur état de repos par retour élastique en ramenant le poussoir 9 et l'actionneur 11 dans leur état initial de repos. Le commutateur revient alors à son premier état de commutation dans lequel les trois pistes 27, 31, 34 sont isolées électriquement. Grâce à l'invention qui vient d'être décrite, on a réalisé un commutateur dit à actionnement latéral, c'est-à-dire à axe d'actionnement et axe de déformation perpendiculaires, présentant trois pistes électriques à commuter et trois états de commutation. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commutation électrique comprenant: - un boîtier (1) présentant un fond (21) ; - une première (31) et une deuxième (27) pistes 5 conductrices fixées à l'intérieur du boîtier (1), isolées électriquement l'une de l'autre; - un premier dôme conducteur (3), qui repose sur le fond du boîtier (21) en établissant un contact permanent avec la première piste (31), ledit premier dôme (3) étant déformable élastiquement de façon à pouvoir passer, sous l'effet d'une pression d'actionnement suivant un axe de déformation (Z), d'une configuration de repos dans laquelle il est en contact électrique avec la première piste (31) uniquement, à une configuration de déformation maximale, dans laquelle il établit un contact électrique avec la deuxième piste (27), de sorte que les première (31) et deuxième (27) pistes sont reliées électriquement; et - un dispositif d'actionnement comportant un organe de man uvre (9) monté dans le boîtier de façon à coulisser orthogonalement (X) à l'axe de déformation (Z), et un organe de transformation de mouvement (11) adapté pour exercer une pression d'actionnement suivant l'axe de déformation (Z), en réponse à un déplacement de l'organe de manoeuvre (9); caractérisé en ce qu'il comprend en outre: - une troisième piste conductrice (34) fixée à l'intérieur du boîtier (1), isolée des première (31) et deuxième (27) pistes; et - un deuxième dôme conducteur (5) superposé au premier (3), qui repose sur le fond du boîtier (21) en établissant un contact permanent avec ladite troisième piste (34), ledit deuxième dôme (5) étant déformable élastiquement, de façon à pouvoir passer, sous l'effet d'une pression d'actionnement exercée par le dispositif d'actionnement (9, 11), successivement d'une configuration de repos, dans laquelle il est en contact électrique avec la troisième piste (34) uniquement, à une configuration de déformation partielle, dans laquelle il établit un contact électrique avec le premier dôme (3) tandis que ledit premier dôme n'est pas en contact avec la deuxième piste (27), et à une configuration de déformation maximale, correspondant à la configuration de déformation maximale du premier dôme (3), et dans laquelle il reste en contact électrique avec le premier dôme (3), de sorte que le dispositif de commutation peut prendre sélectivement trois états de commutation en fonction de la position de l'organe de manoeuvre (9). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier dôme (3) a une partie périphérique (51), qui définit la région de contact avec la première piste (31), et une partie centrale, qui définit la région de contact avec la deuxième piste (27). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième dôme (5) a une partie périphérique (57), qui définit la région de contact avec la troisième piste (34), et une partie centrale, qui définit la région de contact avec le premier dôme (3). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un alésage central (63) est ménagé dans la partie 25 centrale du deuxième dôme (5). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une membrane d'étanchéité (7) souple et isolante, interposée entre l'organe de transformation (11) et ledit deuxième dôme (5). 6. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 pour réaliser un dispositif de déclenchement d'un appareil photographique.