Brevet FR2896334A1 — publié le 20070720

-1- COMMUTATEUR ÉLECTRIQUE POUR VÉHICULE AUTOMOBILE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un commutateur électrique, apte à être utilisé dans un environnement particulièrement sévère. L'invention se rapporte également plus spécifiquement à un commutateur électrique, plus particulièrement destiné à un véhicule automobile. 15 Un commutateur électrique sert à réaliser une activation électrique d'une fonction donnée. Selon la fonction remplie, il peut s'agir de dispositifs contacteurs qui établissent un courant électrique lorsqu'ils sont actionnés, de dispositifs rupteurs qui coupent un courant électrique lorsqu'ils sont actionnés ou bien d'inverseurs qui commutent deux 20 courants électriques selon qu'ils sont dans leur état de repos ou leur état commuté. Dans le cas d'un véhicule automobile, les commutateurs basse tension sont utilisés pour les commandes de servitudes dans l'habitacle. A titre d'exemple, des commutateurs sont utilisés pour les lève-vitres, les feux de détresse, le positionnement des sièges, le toit ouvrant, l'autoradio, l'ordinateur de bord, les commandes sur console, 25 l'éclairage intérieur, et d'autres encore. Les commutateurs sont soumis à des contraintes d'endurance importantes. Dans certains cas, ils subissent de 100000 cycles à plus de 2 millions de cycles d'utilisation. En outre, ils sont implantés dans des zones fortement exposées à la poussière et à l'ensoleillement. Par exemple, ces zones présentant un environnement particulièrement 30 sévère sont la zone du volant, le haut de la colonne de direction, le haut de planche de bord, le bandeau de panneau latéral, la custode, etc. Toutes les gammes de granulométrie pour les poussières sont rencontrées et elles varient en fonction de la zone géographique. En raison de l'inclinaison de plus en plus 10 -2- prononcée du pare-brise avant, associée aux couleurs foncées souvent rencontrées pou les matériaux, l'ensoleillement peut conduire à des températures de l'ordre de 105 C au niveau de la surface supérieure du tableau de bord. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Un commutateur électrique comprend un interrupteur muni d'un contacteur. Le contacteur prévu est une pièce mobile selon un mouvement de translation linéaire. Le 10 contacteur passe ainsi d'une position de repos à une position de commutation et inversement, sous l'action d'un activateur manuel de commande ou bouton poussoir, actionné par l'utilisateur. Deux types de technologies peuvent être prévues. Un contact frottant nettoyant est utilisable, si et seulement si le courant parcourant l'interrupteur en circuit fermé est 15 supérieur à 100 mA. Un contact frappant ou frottant étanche (IP 5 ou plus) est utilisable le courant parcourant l'interrupteur en circuit fermé est inférieur à 100 mA. Cependant, l'endurance de ces commutateurs, exprimée en termes de nombre de cycles d'utilisation, reste insuffisante. En cas d'effort trop important exercé par l'utilisateur sur l'activateur manuel, des risques de non activation de la commande, 20 voire de rupture du contacteur et/ou de l'interrupteur peuvent survenir. Les étapes de fabrication donnent lieu à des variations de positionnement des différentes pièces constitutives. En raison de l'absence de maîtrise des dispersions de fabrication, il s'ensuit un risque de non commutation électrique. Les technologies actuelles employées pour les commutateurs ne résistent pas 25 suffisamment longtemps à la poussière. Celle-ci s'infiltre et s'accumule et les pièces mobiles peuvent rester bloquées. De plus, les températures élevées conduisent à des altérations progressives des pièces constitutives, générant des blocages du contacteur et/ou de l'activateur manuel. Les matériaux constitutifs subissent des déformations dues à leur dilatation. Les commutateurs vieillissent ainsi de manière prématurée. 30 EXPOSÉ DE L'INVENTION Un problème principal que se propose de résoudre l'invention consiste à mettre au point un commutateur électrique pour un véhicule automobile. Un autre problème encore est celui d'optimiser un commutateur, plus particulièrement destiné à fonctionner dans un milieu hostile. L'invention concerne donc un commutateur électrique, du type comprenant un interrupteur électrique à contacteur, passant d'une position de repos à une position de commutation et inversement par translation linéaire, et maintenu sur un support, et un activateur manuel de commande de l'interrupteur actionnant le contacteur. Conformément à un aspect de la présente invention, le commutateur est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour compenser un jeu dimensionnel existant entre une face supérieure du contacteur dans la position de commutation de l'interrupteur électrique en engagement avec l'activateur manuel et une surface supérieure du support sur laquelle est monté l'interrupteur électrique. Autrement dit, des moyens permettent de maîtriser toutes les variations de dimensions existant entre le contacteur et son support. Grâce à l'invention, les cotes entre les parties mobiles et les parties fixes peuvent rester constantes. Ces variations de dimensions existent soit en raison de la fabrication, soit en raison de l'exposition à de la poussière ou à des températures élevées. De manière particulièrement favorable, les moyens pour compenser le jeu dimensionnel peuvent comprendre une patte supérieure, faisant saillie à partir de la surface supérieure du support. La patte supérieure peut s'engager contre une surface supérieure de l'interrupteur électrique. Cet interrupteur électrique peut alors être intercalé entre la patte supérieure et cette surface supérieure du support. Cette patte supérieure constitue un premier système de maintien de l'interrupteur électrique. De manière particulièrement avantageuse, les moyens pour compenser le jeu dimensionnel peuvent comprendre une butée mécanique, faisant saillie à partir de la surface supérieure du support. La butée mécanique peut être apte à bloquer tout mouvement de l'activateur manuel engagé avec la face supérieure du contacteur dans la -3 -4- position de commutation de l'interrupteur électrique. Le mouvement de l'activateur manuel ne peut pas aller au-delà d'une distance préétablie nécessaire pour obtenir une position de commutation. La butée mécanique peut être formée par la patte supérieure. De manière préférentielle, les moyens pour compenser le jeu dimensionnel peuvent comprendre une patte inférieure formant un ressort, faisant saillie à partir de la surface supérieure du support. L'interrupteur électrique peut être monté sur la patte inférieure. Cette patte inférieure constitue un deuxième système de maintien de l'interrupteur électrique. Par sa fonction de ressort, la deuxième patte peut permettre d'atténuer des écarts de dimensions pouvant survenir lors du montage de l'interrupteur sur le support et au cours de ses utilisations. Une nervure peut être placée entre la patte inférieure et la surface supérieure du support. La longueur de la nervure peut permettre de régler la rigidité de ladite patte inférieure. L'interrupteur électrique peut être avantageusement soudé sur une carte électronique de circuit imprimé. La présence d'un empilement incluant la carte électronique nécessite d'autant plus la présence de moyens de rattrapage de jeu. De manière favorable, le commutateur peut comprendre un axe de rotation, destiné à faire pivoter l'activateur manuel par rapport au support, de la position de repos vers la position de commutation de l'interrupteur électrique engagée avec la face supérieure du contacteur et inversement. En d'autres termes, l'activation du contacteur fonctionnant avec un coulissement rectiligne se réalise par un bouton poussoir pivotant. Les risques liés à un désalignement axial entre l'activateur manuel et l'interrupteur électrique sont réduits au minimum. L'angle formé entre une normale à une surface d'activation de l'activateur manuel et une normale à la face supérieure du contacteur peut être sensiblement compris entre 0 et 2 . Une tolérance angulaire existe ainsi entre la surface d'activation et la face supérieure du contacteur, en regard l'une de l'autre. Afin que l'utilisateur puisse ressentir des sensations tactiles, le commutateur peut comprendre un ressort placé entre le support et l'activateur manuel. Le ressort sert également de rappel pour le retour de l'activateur manuel vers une position de repos.30 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera bien comprise et ses divers avantages et différentes caractéristiques ressortiront mieux lors de la description suivante, de l'exemple non limitatif de réalisation, en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : - la Figure 1 représente une vue en perspective d'un commutateur électrique selon une première forme de réalisation ; et - la Figure 2 représente une vue avant d'un commutateur électrique selon une deuxième forme de réalisation. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Comme l'illustrent les Figures 1 et 2, un commutateur électrique (1) comprend un switch ou interrupteur (2), sous la forme d'un contact frappant ou frottant étanche. L'interrupteur électrique (2) est de type composant intégré. Il est fixé grâce à des soudures (3) sur une carte électronique (4), également connue sous la dénomination de Printed Circuit Board (PCB). Un faisceau électrique soudé (6) assure la connexion électrique. L'interrupteur (2) comprend un contacteur (7) mobile entre deux positions. Le contacteur (7) possède une face supérieure (8) venant en engagement avec une surface inférieure d'un activateur manuel (9). Lorsque l'utilisateur exerce une pression (Flèche P en Figure 2) sur l'activateur (9), ce dernier se déplace (Flèches M en Figure 2), et sa surface d'activation (11) entre en contact avec la face supérieure (8) du contacteur (7) puis vient enfoncer (Flèche T en Figure 2) ce dernier. L'utilisateur appuie sur l'activateur (9), qui pivote par rapport à un axe (12). L'activation de l'interrupteur (2) est effectuée par la surface d'activation (11) aménagée dans une pièce plastique formant l'activateur (9), pivotant sur un support (13). L'angle maximum (a) entre la normale (N) de la surface d'activation (11) et la face supérieure (8) du contacteur (7) est de 2 degrés. Dans une première forme de réalisation (voir Figure 1), la carte électronique (4) comportant l'interrupteur soudé (2) est fixée, par exemple par deux attaches longitudinales ou clips de maintien (14) sur le support (13), se déployant à partir de sa - 5 -6 surface supérieure (17). Le support (13) est réalisé en un matériau polymère. Conformément à l'invention, le commutateur (1) comprend des moyens destinés à rattraper des jeux dimensionnels intervenant au niveau de la face supérieure (8) du contacteur (7) de l'interrupteur (2). Pour ce faire, le support (13) intègre une nervure latérale, faisant office de butée mécanique (16), se déployant à partir de la surface supérieure (17). La butée mécanique (16) protège l'interrupteur (2) et la carte (4) lors d'activation brutale (P) de la surface d'activation (11), supérieure à une force de 4 N au point d'activation. De part la présence de la butée (16) formant des moyens de rattrapage du jeu, la distance (b) entre la face supérieure (8) du contacteur (7) dans sa position enfoncée de commutation (représentée en pointillés dans la Figure 1) et la surface supérieure (17) du support (13). Un ressort (18) peut être ajouté entre le support et la surface d'activation pour obtenir les sensations tactiles (course et effort) au moment de l'activation. Dans une deuxième forme de réalisation (voir Figure 2), le commutateur (1) comprend des moyens destinés à rattraper des jeux dimensionnels intervenant au niveau de la face supérieure (8) du contacteur (7) de l'interrupteur (2). De manière analogue à la première forme de réalisation, la butée mécanique (16) évite l'agression des composants, donc de l'interrupteur (2). La butée (16) comprend en outre un élément latéral formant une patte (19) se déployant de manière sensiblement parallèle au support (13) à partir de la butée (16). La patte (19) se positionne au dessus de la surface supérieure (20) de l'interrupteur (2). La cote (b) entre la face supérieure (8) du contacteur (7), dans sa position enfoncée de commutation (représentée en pointillés dans la Figure 2) et la surface supérieure (17) du support (13) est maintenue grâce à la surface supérieure (21) de la patte (19). La surface inférieure de l'activateur (9) vient buter contre la surface supérieure (21) de la patte (19), ce qui permet d'éviter au contacteur (7) d'être enfoncé au-delà d'une limite préétablie. La patte (19) encaisse les sur-efforts d'activation. La patte (19) joue le rôle de rattrapage de jeu en permettant de coincer l'interrupteur (2) contre le support (13). En effet, l'interrupteur (2), ses soudures (3) et la carte électronique (4) sont intercalés entre la surface inférieure de la patte (19) et la surface supérieure (17) du support (13). La distance (b) reste ainsi constante. Des moyens supplémentaires sont prévus pour rattraper le jeu, en absorbant les -7- dispersions des composants, par une patte ou lame plastique agissant comme ressort (22). Cette lame (22) se déploie à partir de la surface supérieure (17) du support (13). La carte électronique (4), avec son interrupteur soudé (2), est montée sur la lame (22). La rigidité de la lame (22) est maîtrisée par la présence d'une nervure sous-jacente (23). La nervure (23) est ménagée entre la surface supérieure (17) du support (13) et la face inférieure de la lame (22). La longueur de la nervure (23) permet de régler et d'obtenir différentes valeur de rigidité pour la lame (22). La hauteur (a) existant entre la surface supérieure (17) du support (13) et la lame (22) permet de maintenir constante la cote (b), quelle que soit l'épaisseur (c) de l'empilage carte électronique (4), soudures (3) et interrupteur (2). Pour des raisons de fabrication initiale et de montage ultérieur, cette distance (c) est difficilement maîtrisable et est rattrapée par l'élasticité de la lame (22). Grâce aux moyens de rattrapage de l'invention, la distance (b) reste constante. Cette distance (b) permet au contacteur (7) d'être toujours enfoncé sur une profondeur identique, quelle que soient les conditions de cycles déjà endurés, de températures et d'encrassement par de la poussière. L'activation de la fonction électrique est garantie jusqu'à 85 C. Entre 85 C et 105 C, la fonction n'est pas garantie mais il n'y a pas de dégradation irréversible des fonctions. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés. De nombreuses modifications peuvent être réalisées, sans pour autant sortir du cadre défini par la portée du jeu de revendications. REVENDICATIONS 1. Commutateur électrique, du type comprenant un interrupteur électrique (2) à contacteur (7), passant d'une position de repos à une position de commutation et inversement par translation linéaire, et maintenu sur un support (13), et un activateur manuel de commande (9) de l'interrupteur (2) actionnant le contacteur (7), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (16, 19, 22) pour compenser un jeu dimensionnel existant entre une face supérieure (8) du contacteur (7) dans la position de commutation de l'interrupteur électrique (2) en engagement avec l'activateur manuel (9) et une surface supérieure (17) du support (13) sur laquelle est monté l'interrupteur électrique (2). 2. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour compenser le jeu dimensionnel comprennent une patte supérieure (19), faisant saillie à partir de la surface supérieure (17) du support (13) et s'engageant contre une surface supérieure (20) de l'interrupteur électrique (2), ledit interrupteur électrique (2) étant intercalé entre la patte supérieure (19) et ladite surface supérieure (17) du support (13). 3. Commutateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens pour compenser le jeu dimensionnel comprennent une butée mécanique (16), faisant saillie à partir de la surface supérieure (17) du support (13), et apte à bloquer tout mouvement de l'activateur manuel (9) engagé avec la face supérieure (8) du contacteur (7) dans la position de commutation de l'interrupteur électrique (2), au-delà d'une distance préétablie nécessaire pour obtenir une position de commutation. 4. Commutateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la butée mécanique (16) est formée par la patte supérieure (19).-9 5. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour compenser le jeu dimensionnel comprennent une patte inférieure formant un ressort (22), faisant saillie à partir de la surface supérieure (17) du support (13), et sur laquelle est monté l'interrupteur électrique (2). 6. Commutateur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une nervure (23) est placée entre la patte inférieure (22) et la surface supérieure (17) du support (13), la longueur de la nervure (23) permettant de régler la rigidité de ladite patte inférieure (22). 7. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'interrupteur électrique (2) est soudé sur une carte électronique de circuit imprimé (4). 15 8. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un axe de rotation (12), destiné à faire pivoter l'activateur manuel (9) par rapport au support (13), de la position de repos vers la position de commutation de l'interrupteur électrique (2) engagée avec la face supérieure (8) du contacteur (7) et inversement. 20 9. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle (a) formé entre une normale à une surface d'activation (11) de l'activateur manuel (9) et une normale à la face supérieure (8) du contacteur (7) est sensiblement compris entre 0 et 2 . 10. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un ressort (18) placé entre le support (13) et l'activateur manuel (9). 10 25