Brevet FR3107402A1 — publié le 20210820

L’invention propose un commutateur (100) comportant un corps isolant (20) dont une partie supérieure (36) porte une piste fixe (72) de contact, une lame de contact (48) déformable élastiquement qui comporte un tronçon mobile (90) de contact qui peut occuper une position basse initiale ouverte, une première position haute stable fermée dans laquelle le tronçon mobile (90) de contact est en appui de contact sur la piste fixe (72), et une deuxième position haute non stable ouverte, et dans lequel la lame de contact (48) comporte un tronçon (84) de commande des déformations élastiques de la lame de contact (48) pour provoquer des déplacements verticaux vers le haut du tronçon mobile (90) de contact à partir de sa position initiale basse ou à partir de sa première position haute. Figure pour l'abrégé: 8 COMMUTATEUR ELECTRIQUE DU TYPE NORMALEMENT FERME COMPORTANT UN ETAT INITIAL DE LIVRAISON A CONTACT OUVERT Domaine technique de l'invention L’invention concerne un commutateur électrique du type normalement fermé comportant une lame de contact déformable élastiquement qui provoque un changement d’état du commutateur électrique en réponse à l’application d’un effort d’actionnement sur la lame déformable élastiquement et dans lequel, en l’absence d’application d’un effort d’actionnement, le commutateur électrique est maintenu dans un état fermé. Arrière-plan technique Dans un tel type de commutateur électrique, en l’absence d’un effort agissant sur la lame de contact déformable élastiquement, le commutateur électrique est maintenu sous charge dans son état fermé. Après l’intégration d’un tel type de commutateur électrique dans un appareil électronique ou électromécanique, son utilisation classique consiste à interrompre la voie de commutation électrique en agissant sur la lame déformable élastiquement de contact avant la première utilisation ou mise en marche fonctionnelle de l’appareil. L’appareil peut alors être stocké pendant une période pouvant être très longue, sans consommation d’énergie. Lors de la première utilisation provoquant au moins un premier changement d’état du commutateur électrique, ce dernier retrouve au moins temporairement son état fermé dans lequel la voie de commutation électrique est établie. Une telle conception peut être gênante, notamment lorsque le commutateur électrique est assemblé sur une carte électronique comportant une batterie ou pile électrique. En effet, avant d’être intégré dans l’appareil électronique, le commutateur électrique n’est pas activé et il est dans son état fermé, ce qui provoque une consommation de l’énergie accumulée dans la batterie ou pile électrique de l’appareil. L’invention vise à apporter une solution à ce problème en proposant un commutateur électrique dont la conception permet d’assurer un verrouillage en position ouverte, c’est-à-dire dans un état dans lequel la voie de commutation électrique est interrompue. L’invention vise aussi à proposer un tel commutateur électrique qui soit de conception compacte, et qui permette d’absorber une surcourse d’actionnement. L’invention vise encore à proposer un commutateur qui puisse se déverrouiller automatiquement lorsqu’il est porté par un sous-ensemble qui est mis en place et assemblé dans un appareil électronique. L’invention propose un commutateur électrique du type normalement fermé comportant : - un corps en matériau isolant dont une partie supérieure porte une piste fixe de contact ; - une lame de contact déformable élastiquement, qui est portée par le corps, et qui comporte un tronçon mobile de contact qui peut occuper : * une position basse initiale dans laquelle le tronçon mobile de contact est agencé en-dessous de la piste fixe de contact et dans laquelle la voie de commutation électrique entre la piste fixe et le tronçon mobile est interrompue ; * une première position haute stable dans laquelle le tronçon mobile de contact est agencé au-dessus de la piste fixe et est en appui élastique de contact sur une portion en vis-à-vis de la piste fixe pour établir ladite voie de commutation; * une deuxième position haute non stable dans laquelle le tronçon mobile de contact est agencé au-dessus et à distance de la piste fixe et dans laquelle ladite voie de commutation électrique est interrompue ; et dans lequel la lame de contact comporte un tronçon de commande des déformations élastiques de la lame de contact pour provoquer des déplacements verticaux vers le haut du tronçon mobile de contact à partir de sa position initiale basse ou à partir de sa première position haute. Selon d’autres caractéristiques du commutateur: - la position basse du tronçon mobile de contact correspond à un état initial de livraison du commutateur électrique; - la lame de contact comporte successivement: * un tronçon pour sa fixation sur le corps en matériau isolant; * un tronçon intermédiaire de commande des déformations élastiques de la lame de contact; * et le tronçon mobile de contact; - le tronçon mobile de contact est un tronçon d’extrémité libre de la lame de contact; - le tronçon intermédiaire de commande est apte à pivoter par rapport au tronçon de fixation autour d’un axe horizontal; - le tronçon intermédiaire (84) de commande est un coude inférieur (84) de commande dont la convexité est orientée verticalement vers le bas; - la piste fixe est une face supérieure d’un tronçon fixe de contact d’une lame de raccordement électrique portée par le corps en matériau isolant, qui s’étend au droit du tronçon mobile de contact, et la partie supérieure du corps isolant et / ou le tronçon mobile de contact comporte une came de commande du franchissement du tronçon fixe de contact lorsque le tronçon mobile de contact se déplace verticalement vers le haut à partir de sa position initiale; - lors de la course verticalement vers le haut du tronçon mobile de contact à partir de sa position basse initiale, le franchissement du tronçon fixe de contact s’effectue sans établissement de la voie de commutation électrique entre la piste fixe et le tronçon mobile de contact; - la piste fixe est une face supérieure horizontale dudit tronçon fixe de contact. L’invention propose encore un ensemble comportant une carte électronique et un commutateur selon l’invention, caractérisé en ce que le commutateur électrique est monté sur une face de la carte électronique et est adjacent d’un bord de la carte électronique de manière que, si l’ensemble est mis en place dans un appareil électronique, il se produit un déverrouillage automatique de la lame interne de contact du commutateur électrique par la venue en contact de sa lame de contact déformable élastiquement avec une partie en vis-à-vis de l’appareil électronique, ou appartenant à des moyens d’assemblage. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: – la figure 1 est une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’un commutateur électrique selon l’invention qui est illustré sur laquelle le tronçon mobile de contact est représenté dans sa position basse initiale; – la figure 2 est une vue de côté du commutateur électrique illustré à la figure 1; – la figure 3 est une vue de dessus du commutateur électrique illustré à la figure 1; – la figure 4 est une vue de dessous du commutateur électrique illustré à la figure 1; – la figure 5 est une vue de la face arrière du commutateur électrique illustré à la figure 1; – la figure 6 est une vue en perspective à grande échelle du détail D6 de la figure 1; – la figure 7 est une vue en perspective des lames de contact et de raccordement du commutateur électrique illustré à la figure 1; – la figure 8 est une vue en coupe par le plan vertical 8-8 de la figure 3; – la figure 9 est une vue de la face avant du commutateur électrique illustré à la figure 1; – la figure 10 est une vue analogue à celle de la figure 9 sur laquelle sur laquelle le tronçon mobile de contact est représenté dans sa deuxième position haute non stable; – la figure 11 est une vue analogue à celle de la figure 9 sur laquelle sur laquelle le tronçon mobile de contact est représenté dans sa première position haute non stable; – la figure 12 est une vue en perspective qui illustre le commutateur électrique représenté aux figures 1 à 9, en position assemblée sur une face d’une carte ou plaque à circuits imprimés. Description détaillée de l'invention Pour la description de l'invention et la compréhension des revendications, on adoptera à titre non limitatif et sans référence limitative à la gravité terrestre les orientations verticale, longitudinale et transversale selon le repère V, L, T indiqué aux figures dont les axes longitudinal L et transversal T s’étendent dans un plan horizontal. Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. Le commutateur électrique 100 illustré aux figures comporte un corps 20 réalisé en matière plastique isolante, ici par moulage en une seule pièce. Le corps 20 est de forme générale parallélépipédique rectangle et il est ici surmoulé sur un ensemble 22 de lames conductrices qui sont ici réalisées par découpe et pliage dans une feuille de matériau conducteur, par exemple de métal. A titre de variante, les lames conductrices peuvent être réalisées dans un autre matériau revêtu d’une couche conductrice de l’électricité. Le corps 20 est délimité par deux faces principales verticales et longitudinales avant 24 et arrière 26, par deux faces latérales verticales et transversales de gauche 28 et de droite 30 (En considérant l’orientation des figures 8 à 11), et par deux faces horizontales supérieure 32 et inférieure 34. A titre d’exemple et pour permettre son positionnement et sa fixation par exemple sur une plaque à circuits imprimés, le corps 20 comporte ici deux pions 35 qui s’étendent verticalement en-dessous de la face horizontale inférieure 34. A son extrémité supérieure, le corps 20 comporte un prolongement 36 qui s’étend transversalement vers l’avant au-delà du plan vertical de la face principale avant 24. Le prolongement 36 est délimité par une face horizontale supérieure 38 qui s’étend dans le plan de la face supérieure 32, et par une face horizontale inférieure 40. A son extrémité longitudinale de droite, la face horizontale inférieure 40 se prolonge par une portion de surface plane inclinée 41 formant rampe de manière que la portion longitudinale de droite du prolongement 36 constitue une came à profil inférieur de came plan et incliné 41. Ainsi, comme on peut le voir notamment à la figure 2, il existe un espace vertical libre 42 en-dessous du prolongement 36 qui est adjacent à la face principale avant. L’ensemble 22 de lames conductrices est constitué d’un premier sous ensemble 44 et d’un second sous-ensemble 46. L’ensemble 22 comporte trois lames principales parmi lesquelles une lame avant de contact électrique déformable élastiquement 48 qui s’étend dans un plan vertical et longitudinal dans l’espace vertical libre 42. L’ensemble 22 comporte encore deux lames arrière de raccordement électrique de gauche 50 et de droite 52. Chaque lame arrière de raccordement électrique 50, 52 s’étend verticalement le long d’une face latérale adjacente 28, 30 respectivement du corps 20, sur toute sa hauteur. A son extrémité inférieure, chaque lame arrière de raccordement électrique 50, 52 se prolonge par un bec coudé de raccordement électrique 54, 56 qui est positionné dans un logement complémentaire 58, 60 du corps 20 et dont une portion de surface inférieure convexe 62, 64 est agencée pour venir en contact électrique avec une piste conductrice (Non représentée) d’une portion de surface en vis-à-vis d’une face d’une carte électronique comportant notamment une plaque à circuits imprimés. A son extrémité supérieure, la lame arrière de raccordement électrique de droite 52 se prolonge par une branche horizontale et longitudinale 66 dont une portion de face supérieure dégagée 68 permet des opérations de tests électriques. Dans son plan horizontal, la branche horizontale et longitudinale 66 se prolonge transversalement vers l’avant par une plaque horizontale 70 qui s’étend à travers le prolongement supérieur 36. La plaque horizontale 70 est agencée verticalement au-dessus de la portion longitudinale de droite du prolongement 36 comportant la came à profil inférieur de came plan et incliné 41. La face supérieure de la plaque horizontale estdégagée, c’est-à-dire qu’elle n’est pas recouverte de matériau isolant et elle constitue une piste supérieure fixe conductrice 72. La piste fixe 72 est ici une piste plane et horizontale qui est conductrice et qui est reliée électriquement au bec inférieur coudé de raccordement électrique de droite 56. A son extrémité supérieure, la lame arrière de raccordement électrique de gauche 50 se prolonge par une branche horizontale et longitudinale 76 dont une portion de face supérieure dégagée 78 permet des opérations de tests électriques. Dans son plan horizontal, la branche horizontale et longitudinale 78 se prolonge transversalement vers l’avant par une branche transversale horizontale de liaison 80 qui s’étend à travers le prolongement supérieur 36. La branche de liaison 80 relie structurellement et électriquement la lame arrière de raccordement électrique de gauche 50 à la lame avant de contact électrique déformable élastiquement 48 qui s’étend dans l’espace vertical libre 42. Aux figures 1 à 9, la lame arrière de raccordement électrique de gauche 50 déformable élastiquement est représentée dans son état libre non déformé. La lame avant de contact 48 est ainsi montée en porte-à-faux par rapport au corps 20. A partir de la branche de liaison 80, la lame de contact 48 comporte successivement: - un tronçon latéral de gauche 82 pour sa fixation et son support par le corps 20 en matériau isolant ; - un tronçon intermédiaire coudé 84 de commande des déformations élastiques de la lame avant de contact 48 - et un tronçon latéral et vertical de droite 86 qui porte un tronçon mobile de contact. Le tronçon latéral de fixation de gauche 82 est incliné sensiblement à 45 degrés d’angle du haut vers le bas et de la gauche vers la droite. Le tronçon intermédiaire coudé 84 est un tronçon inférieur dont la convexité est orientée vers le bas. Il comporte un sommet inférieur dont une portion de surface inférieure convexe 88 de commande est agencée verticalement en-dessous du plan de la face inférieure horizontale34 du corps 20. A son extrémité supérieure, le tronçon latéral et vertical de droite 86 (Qui est le tronçon mobile de contact du commutateur électrique 100) se prolonge par un bec supérieur coudé et replié 90 d’extrémité libre qui s’étend globalement longitudinalement vers la gauche. Le bec supérieur 90 de la lame de contact 48 constitue le tronçon mobile de contact de la lame de contact 48 qui, au sens de l’invention, est susceptible d’occuper au moins trois positions fonctionnelles dont une position initiale basse qui est celle représentée aux figures 1 à 9. La face supérieure libre du bec supérieur 90 est une portion de surface plane inclinée 92 formant rampe de manière à constituer un élément suiveur de came qui est apte à coopérer avec le profil inférieur de came, plan et incliné, 41 du prolongement transversal 36 du corps 20. Comme on peut le voir notamment aux figures 6 et 8, les portions de surface inclinées 41 et 92 sont sensiblement parallèles et sont espacées verticalement l’une de l’autre. Pour permettre la coopération de ces deux portions de surface inclinées 41 et 92, elles sont agencées verticalement l’une au-dessus de l’autre. Enfin, le bec supérieur 90 est délimité longitudinalement par un bord transversal d’extrémité libre 94 qui, comme on peut le voir à la figure 11 et comme cela sera expliqué par la suite, est apte à venir en appui élastique de contact électrique contre une portion en vis-à-vis de la piste supérieure fixe conductrice 74 de la face supérieure 72 de la plaque horizontale 70. Le fonctionnement du commutateur électrique 100 est le suivant. Aux figures 1 à 9, le commutateur 100 est représenté dans une position initiale de repos dans laquelle la voie de commutation électrique entre les deux lames de raccordement 50 et 52 est interrompue, c’est-à-dire que – dans cet état initial de livraison – le commutateur électrique 100 est ouvert. A partir de cet état initial ouvert, et pour provoquer un changement d’état du commutateur électrique, il faut appliquer au coude 84 de commande des déformations élastiques de la lame de contact 48, un effort d’actionnement globalement verticalement vers le haut selon la flèche F représentée à la figure 9. Un tel effort peut être appliqué directement selon la direction verticale ou peut résulter d’un parcours longitudinal du coude 84 le long d’une rampe inclinée. L’effort F appliqué au coude 84 provoque un pivotement global de la lame de contact 48 (dans le sens antihoraire en considérant la figure 9) autour d’un axe horizontal AH situé dans l’angle supérieur gauche de la lame de contact 48. Ce pivotement provoque une course sensiblement verticale vers le haut du tronçon mobile 90 de contact. Lors de cette course, la face supérieure 92 vient en contact avec la face inférieure isolante 41 du prolongement supérieur 36 du corps 20. Par un effet de came, la coopération des deux surfaces 41 et 92 provoque un déplacement longitudinal vers la droite du tronçon mobile 90 de contact, par déformation élastique de la lame 48 de contact. Au cours de cette phase de franchissement de la piste fixe 70 par le tronçon mobile 90, il n’y a aucun contact électrique entre ces deux éléments et le commutateur électrique 100 reste dans un état ouvert. En continuant d’appliquer de manière continue l’effort F – verticalement vers le haut - on réalise le franchissement du tronçon fixe 70 de contact par le tronçon mobile de contact 90 qui est effectué sans établissement de la voie de commutation électrique entre la piste fixe 72 et le tronçon mobile 90 de contact. La course verticalement vers le haut peut ainsi se poursuivre jusqu’à la position haute illustrée à la figure 10 dans laquelle le tronçon mobile 90 de contact est agencé au-dessus et à distance de la piste fixe 72 et dans laquelle la voie de commutation électrique est toujours interrompue et le commutateur électrique 100 est toujours dans un état ouvert. Cette position haute est non stable, c’est-à-dire qu’elle ne peut être conservée que si l’on maintient l’application de l’effort F. Si l’on supprime ou si l’on relâche l’application de l’effort vertical F, par un effet de rappel élastique résultant de l’énergie accumulée dans la lame de contact 48, la lame de contact 48 pivote globalement autour de l’axe AH dans le sens horaire. Ce pivotement provoque une course sensiblement verticale vers le bas du tronçon mobile 90 de contact. Lors de cette course, le bord d’extrémité libre 94 du tronçon mobile 90 de contact vient en appui élastique sur la piste fixe 72. Ainsi, la voie de commutation électrique est établie entre les deux lames de raccordement 50 et 52 et le commutateur électrique 100 est dans un état dit normalement fermé. Il s’agit d’un état stable – représenté à la figure 11 - de la lame de contact 48 et du commutateur électrique 100. A partir de cet état stable normalement fermé, il est possible d’actionner le commutateur électrique 100 pour l’amener à nouveau dans la position illustrée à la figure 10, ou dans une position intermédiaire dans laquelle le commutateur électrique 100 est à nouveau dans un état ouvert. Si après avoir amené le commutateur électrique 100 dans la position illustrée à la figure 10 (Par exemple pour tester le bon fonctionnement du commutateur et/ou de l’appareil électrique qu’il équipe), on souhaite à nouveau amener le commutateur dans son état initial dit de livraison illustré à la figure 9, il faut agir volontairement et manuellement sur tronçon mobile 90 pour le déplacer longitudinalement vers la droite pour qu’il s’échappe et soit ensuite rappelé élastiquement vers le bas. Comme on peut le voir à la figure 12, un commutateur électrique 100 selon l’invention peut être monté sur une face 104 d’une carte électronique comportant notamment une plaque à circuits imprimés 102 qui est délimitée par un bord latéral 106 pour constituer un ensemble 200. Le commutateur 100 et sa lame de contact 48 sont illustrés dans leur état initial dit de livraison. Le commutateur 100 est voisin du bord latéral 106 de la plaque 102 et la face principale avant 24 du corps 20 est sensiblement alignée avec le bord latéral106. Un tel montage et positionnement du commutateur électrique 100 peut, si l’ensemble 200 est mis en place dans un appareil électronique (non représenté) selon la direction indiquée par la flèche F de la figure 12, permettre un changement automatique d’état du commutateur électrique 100 par la venue en contact du coude84 de commande avec une partie en vis-à-vis de l’appareil électronique, ou appartenant à des moyens d’assemblage automatisés. Commutateur électrique (100) du type normalement fermé comportant: - un corps (20) en matériau isolant dont une partie supérieure (36) porte une piste fixe (72) de contact; - une lame de contact (48) déformable élastiquement, qui est portée par le corps (20), et qui comporte un tronçon mobile (90) de contact qui peut occuper: * une position basse initiale dans laquelle le tronçon mobile (90) de contact est agencé en-dessous de la piste fixe (72) de contact et dans laquelle la voie de commutation électrique entre la piste fixe (72) et le tronçon mobile (90) est interrompue; * une première position haute stable dans laquelle le tronçon mobile (90) de contact est agencé au-dessus de la piste fixe (72) et est en appui élastique de contact sur une portion en vis-à-vis de la piste fixe (72) pour établir ladite voie de commutation; * une deuxième position haute non stable dans laquelle le tronçon mobile (90) de contact est agencé au-dessus et à distance de la piste fixe (72) et dans laquelle ladite voie de commutation électrique est interrompue: et dans lequel la lame de contact (48) comporte un tronçon (84) de commande des déformations élastiques de la lame de contact (48) pour provoquer des déplacements verticaux vers le haut du tronçon mobile (90) de contact à partir de sa position initiale basse ou à partir de sa première position haute. Commutateur électrique (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite position basse du tronçon mobile (90) de contact correspond à un état initial de livraison du commutateur électrique (100). Commutateur électrique (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lame de contact (48) comporte successivement : - un tronçon (82) pour sa fixation sur le corps (20) en matériau isolant ; - un tronçon intermédiaire (84) de commande des déformations élastiques de la lame de contact (48); - et ledit tronçon mobile (90) de contact. Commutateur électrique (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tronçon mobile (90) de contact est un tronçon d’extrémité libre de la lame de contact (48). Commutateur électrique (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tronçon intermédiaire (84) de commande est apte à pivoter par rapport au tronçon de fixation autour d’un axe horizontal. Commutateur électrique (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tronçon intermédiaire (84) de commande est un coude inférieur (84) de commande dont la convexité est orientée verticalement vers le bas. Commutateur électrique (100) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la piste fixe (72) est une face supérieure d’un tronçon fixe (70) de contact d’une lame (52) de raccordement électrique portée par le corps (20) en matériau isolant, qui s’étend au droit du tronçon mobile (90) de contact, et en ce que la partie supérieure du corps (20, 36) isolant et / ou le tronçon mobile (90) de contact comporte une came (41) de commande du franchissement du tronçon fixe (70) de contact lorsque le tronçon mobile (90) de contact se déplace verticalement vers le haut à partir de sa position initiale. Commutateur électrique (100) selon la revendication 7, caractérisé en ce que, lors de la course verticalement vers le haut du tronçon mobile (90) de contact à partir de sa position basse initiale, le franchissement du tronçon fixe (70) de contact s’effectue sans établissement de la voie de commutation électrique entre la piste fixe (72) et le tronçon mobile (90) de contact. Commutateur électrique (100) selon l’une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la piste fixe (72) est une face supérieure horizontale dudit tronçon fixe (70) de contact. Ensemble (200) comportant une carte électronique (102) et un commutateur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le commutateur électrique (100) est monté sur une face (104) de la carte électronique et est adjacent d’un bord (106) de la carte électronique (102) de manière que, si l’ensemble (200) est mis en place dans un appareil électronique, il se produit un déverrouillage automatique de la lame de contact (48) déformable élastiquement de contact du commutateur électrique (100) par la venue en contact d’un tronçon de commande (84) de la lame de contact (48) déformable élastiquement avec une partie en vis-à-vis de l’appareil électronique, ou avec une partie appartenant à des moyens d’assemblage.