EP0486388A1 - Switch structure for making keyboards and keyboards using such a structure - Google Patents

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EP0486388A1
EP0486388A1 EP91403048A EP91403048A EP0486388A1 EP 0486388 A1 EP0486388 A1 EP 0486388A1 EP 91403048 A EP91403048 A EP 91403048A EP 91403048 A EP91403048 A EP 91403048A EP 0486388 A1 EP0486388 A1 EP 0486388A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
boss
fixed contacts
transmission part
substrate
membrane
Prior art date
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Ceased
Application number
EP91403048A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michel Gouet
Gilles Rabault
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SYRELEC
Original Assignee
SYRELEC
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/702—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard with contacts carried by or formed from layers in a multilayer structure, e.g. membrane switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2215/00—Tactile feedback
    • H01H2215/004—Collapsible dome or bubble
    • H01H2215/006—Only mechanical function
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2215/00—Tactile feedback
    • H01H2215/004—Collapsible dome or bubble
    • H01H2215/016—Collapsing to second stable position
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2221/00—Actuators
    • H01H2221/002—Actuators integral with membrane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2221/00—Actuators
    • H01H2221/024—Transmission element
    • H01H2221/026—Guiding or lubricating nylon

Definitions

  • the present invention relates to a switch structure which can be used in particular, but not exclusively, for the production of waterproof keypads, of small thickness and with tactile effect.
  • the mechanical properties of the plastic sheet as well as the thickness of the intermediate piece are determined so that at rest, the conductive areas of the sheet are kept away from the contacts of the substrate and that a connection electrical contact between a couple of fixed contacts is only ensured by a corresponding conductive pad following a voluntary pressure exerted on the area serving as the corresponding button.
  • the invention therefore more particularly aims to eliminate these drawbacks.
  • the apparatus comprises a parallelepipedal box 1, the front wall 2 of which is provided with a viewing area 3 constituted, for example, by a liquid crystal cell, and a keyboard 4 situated in the interval included between area 3 and the front edge 5 of the housing 1.
  • This keyboard here comprises four keys 6 to 9 aligned along an axis parallel to the edge 5.
  • Each of the keys 6 to 9 is identified by a functional symbol, here the + and - signs, as well as a vertical arrow and a horizontal arrow.
  • this keyboard 4 involves a substrate fixedly mounted inside the housing 1 and which here consists of the printed circuit 10 of the device.
  • This printed circuit 10 comprises, in areas located in the axis of the keys 6 to 9, four pairs of respective conductive pads C, C ', each pair of pads constituting the fixed contacts of a switch associated with the corresponding key.
  • This free volume is partially occupied by a part 14 of conductive elastomer, the lower face of which extends parallel and at a determined distance from the printed circuit 10, this part 14, of cylindrical shape, being fixed on the internal surface of the boss 13, at the bottom.
  • the upper part of the bosses 13 is extended by a coaxial cylindrical part 15 which fulfills the function of the said transmission part.
  • each of these cylindrical parts 15 engages in a coaxial bore 16 provided in the front wall 2 of the housing 1 and ends in a convex face 17 situated slightly above the plane of the external face of said wall 2 .
  • Each hole 16 comprises towards the outside a flared part 18, of conical shape whose external diameter is substantially equal to the side of a key 6 to 9.
  • the outer face of the front wall 2 of the housing 1 is covered (in the part constituting the keyboard) by a sheet of semi-rigid plastic material 20, for example polycarbonate.
  • this sheet includes bosses 21 in the form of a cap, on the internal faces of which the curved ends 17 of the cylindrical parts 15 are applied.
  • the membrane 13 occupies the position indicated in FIG. 2, the parts 14 of conductive elastomer being spaced from the conductive pads C, C '.
  • the resistant force generated by the deformation of the boss 21 of the sheet 20 is first increasing in the first part of the stroke, then abruptly vanishes as a result of the inversion of concavity of the boss 21, producing thus the desired tactile effect.
  • the conductive elastomer 14 is applied to the conductive pads C, C ′ by establishing an electrical contact between these two pads.
  • This contact is of good quality because of the guidance provided by the cylindrical part 15 and thanks to the properties of the conductive elastomer of the part 14.
  • the cylindrical part 15 and, optionally, the part 14 of conductive elastomer are compressed elastically while storing potential energy.

Landscapes

  • Push-Button Switches (AREA)

Abstract

The structure according to the invention comprises a substrate (10) carrying at least one pair of fixed contacts (C, C'), an elastic membrane (12) covering the substrate (10) and having a hollow boss (13) and a conductive element (14) arranged in the concavity of the boss (13) and integral with the latter. The boss (13) is prolonged by a transmission part (15) whose end slides in a perforation (16) of a guide part (2) which has a recessed orifice (18). The part (2) is covered by a sheet of semi-rigid material (20) which has a domed cap-shaped form (21) serving as key and onto which the part (15) abuts. The invention makes it possible to effect accurate guiding of the conductive element (14) which serves as movable contact bridge and to render independent the elastic return means and the means serving to produce the touch effect. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne une structure d'interrupteur utilisable notamment, mais non exclusivement, pour la réalisation de claviers étanches, de faible épaisseur et à effet tactile.The present invention relates to a switch structure which can be used in particular, but not exclusively, for the production of waterproof keypads, of small thickness and with tactile effect.

D'une manière générale, on sait qu'il a été proposé de nombreuses solutions pour la réalisation de claviers à touches de ce genre, la solution la plus simple consistant à utiliser une structure sandwich comportant :

  • - une feuille en matière plastique relativement souple dont une face extérieure présente une multiplicité de zones servant de touches qui portent des inscriptions, par exemple des caractères alphanumériques, tandis que l'autre face présente des plages électriquement conductrices ;
  • - une couche intercalaire ajourée sur laquelle est appliquée ladite feuille et qui présente une multiplicité d'orifices traversants disposés en regard desdites zones ; et
  • - un substrat pouvant par exemple consister en une plaquette de circuit imprimé rigide (éventuellement souple) qui présente en regard de chacun des orifices, au moins un couple de contacts fixes qui coopère avec une plage conductrice correspondante de la susdite feuille (cette plage jouant le rôle d'un pont de contact mobile).
In general, we know that many solutions have been proposed for the production of keyboards of this kind, the simplest solution consisting in using a sandwich structure comprising:
  • - a sheet of relatively flexible plastic material, one outer face of which has a multiplicity of zones serving as keys which bear inscriptions, for example alphanumeric characters, while the other face has electrically conductive pads;
  • - an openwork interlayer on which said sheet is applied and which has a multiplicity of through orifices arranged opposite said areas; and
  • a substrate which may for example consist of a rigid printed circuit board (possibly flexible) which has, opposite each of the orifices, at least one pair of fixed contacts which cooperates with a corresponding conductive pad of the aforesaid sheet (this pad playing the role of a mobile contact bridge).

Bien entendu, les propriétés mécaniques de la feuille en matière plastique ainsi que l'épaisseur de la pièce intercalaire sont déterminées de manière à ce qu'au repos, les plages conductrices de la feuille soient maintenues écartées des contacts du substrat et qu'une connexion électrique entre un couple de contacts fixes ne soit assurée par une plage conductrice correspondante qu'à la suite d'une pression exercée volontairement sur la zone servant de touche correspondante.Of course, the mechanical properties of the plastic sheet as well as the thickness of the intermediate piece are determined so that at rest, the conductive areas of the sheet are kept away from the contacts of the substrate and that a connection electrical contact between a couple of fixed contacts is only ensured by a corresponding conductive pad following a voluntary pressure exerted on the area serving as the corresponding button.

Dans un clavier de ce genre, un effet tactile peut être obtenu en réalisant la feuille extérieure en une matière plastique semi-rigide et en conformant les susdites zones de manière à ce qu'elles présentent une forme bombée de convexité orientée vers l'extérieur, les susdites plages conductrices revêtant alors la face concave desdites plages.In a keyboard of this kind, a tactile effect can be obtained by producing the outer sheet in a semi-rigid plastic material and by conforming the above areas so that they have a convex shape of convexity oriented towards the outside, the above conductive areas then coating the concave face of said areas.

Il est clair que, lorsqu'on effectue une pression sur l'une des susdites zones, la forme bombée se déforme en exerçant tout d'abord une force résistante croissante. Au-delà d'un seuil de déformation déterminé, cette forme bombée subit une inversion brutale de concavité, et engendre une sensation de relâchement, au moment même où la plage conductrice vient porter sur les contacts fixes qui lui sont associés.It is clear that, when a pressure is applied to one of the abovementioned zones, the convex shape deforms by first exerting an increasing resistant force. Beyond a determined deformation threshold, this convex shape undergoes a sudden inversion of concavity, and generates a feeling of relaxation, at the very moment when the conductive pad comes to bear on the fixed contacts which are associated with it.

Il s'avère que dans un grand nombre d'applications industrielles, les claviers de ce genre ne sont pas d'une fiabilité suffisante.It turns out that in a large number of industrial applications, keyboards of this kind are not of sufficient reliability.

On constate, en effet, qu'en raison des déformations des zones servant de touches, la qualité du contact entre ces plages conductrices et les couples de contacts fixes correspondants, n'est pas bonne et qu'en outre, les plages conductrices ont tendance à se détériorer à la longue.It is observed, in fact, that due to the deformations of the zones serving as keys, the quality of the contact between these conductive pads and the corresponding pairs of fixed contacts is not good and that, in addition, the conductive pads tend to deteriorate over time.

Dans une structure de ce genre, on a également proposé de solidariser chacun des bossages à une pièce bombée faisant office de touche, mobile au travers d'un orifice réalisé dans une paroi recouverte par une seconde membrane relativement souple. Toutefois, il n'a jamais été question jusqu'ici d'utiliser les propriétés bistables du dôme formé par la seconde membrane, pour obtenir un effet tactile avec sensation de relâchement. Au contraire, dans les solutions connues, de nombreuses dispositions ont été prises (ondulations, butées) pour éviter ce fonctionnement bistable : En effet, à la suite du passage du point mort, le dôme se dispose dans son second état stable et ne retourne pas à l'état initial si aucune disposition n'est prévue à cet effet. Or, si l'on veut que l'effet tactile engendré par le dôme soit suffisamment perceptible par l'utilisateur, la membrane doit présenter une raideur relativement importante, de sorte que l'effort antagoniste qui doit être exercé pour assurer le retour à l'état initial est nécessairement important.In a structure of this kind, it has also been proposed to secure each of the bosses to a convex piece acting as a key, movable through an orifice produced in a wall covered by a second relatively flexible membrane. However, up to now there has never been any question of using the bistable properties of the dome formed by the second membrane, in order to obtain a tactile effect with a feeling of relaxation. On the contrary, in known solutions, numerous measures have been taken (undulations, stops) to avoid this bistable operation: In fact, after passing neutral, the dome is in its second stable state and does not return in the initial state if no provision is made for this purpose. However, if we want the tactile effect generated by the dome to be sufficiently perceptible by the user, the membrane must have a relatively high stiffness, so that the antagonistic effort which must be exerted to ensure the return to the The initial state is necessarily important.

Il s'avère en outre que les solutions antérieurement proposées ne se prêtent pas bien à la miniaturisation et ne permettent pas d'assurer un guidage précis de la pièce en élastomère servant de pont de contact mobile.It also turns out that the solutions previously proposed do not lend themselves well to miniaturization and do not allow precise guiding of the elastomer part serving as a mobile contact bridge.

L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients.The invention therefore more particularly aims to eliminate these drawbacks.

Elle propose à cet effet, une structure d'interrupteur du type comprenant, à l'intérieur d'un boîtier:

  • - un substrat solidaire du boîtier et portant au moins un couple de contacts fixes ;
  • - une membrane élastique recouvrant au moins partiellement le substrat, cette membrane comprenant, dans une zone située en regard des contacts fixes, un bossage en forme de calotte dont la face concave, orientée vers les contacts, porte une pièce en matériau électriquement conducteur constituant un pont de contact mobile apte à assurer une connexion entre les contacts fixes, à la suite d'une déformation élastique du bossage ;
  • - une pièce de transmission venue de matière avec la membrane, cette pièce de transmission prolongeant la face convexe du bossage et s'étendant axialement, perpendiculairement au substrat ;
  • - une paroi du boîtier qui s'étend parallèlement au substrat et à distance de celui-ci, cette paroi comportant un perçage dans lequel passe l'extrémité libre de la pièce de transmission ;
  • - une feuille en matière semi-rigide qui recouvre la face extérieure de la paroi, cette feuille présentant, en regard dudit perçage, une conformation en forme de calotte bombée vers l'extérieur, qui sert de touche d'actionnement de la pièce de transmission.
To this end, it offers a switch structure of the type comprising, inside a housing:
  • - A substrate secured to the housing and carrying at least a couple of fixed contacts;
  • - An elastic membrane covering at least partially the substrate, this membrane comprising, in an area located opposite the fixed contacts, a boss in the form of a cap whose concave face, oriented towards the contacts, carries a piece of electrically conductive material constituting a movable contact bridge capable of ensuring a connection between the fixed contacts, following an elastic deformation of the boss;
  • - A transmission part made of material with the membrane, this transmission part extending the convex face of the boss and extending axially, perpendicular to the substrate;
  • a wall of the housing which extends parallel to and at a distance from the substrate, this wall comprising a bore through which the free end of the transmission part passes;
  • - a sheet of semi-rigid material which covers the outside face of the wall, this sheet having, opposite said bore, a conformation in the shape of a cap curved outwards, which serves as an actuation key for the transmission part .

Selon l'invention, cette structure est caractérisée en ce que :

  • - le susdit perçage réalisé dans la paroi du boîtier est conformé de manière à assurer un guidage axial de la pièce de transmission et comprend un évasement orienté vers l'extérieur ; et
  • - la conformation en forme de calotte de la feuille en matière semi-rigide et ledit évasement sont conçus de manière à obtenir, lors de la sollicitation de la touche, un effet tactile comportant, à la suite d'une pression exercée sur la touche, un effort résistant allant en croissant dans une première partie de la course de la touche, puis une diminution brutale de cet effort résistant, par suite de l'inversion de concavité de la conformation et de son engagement dans ledit évasement, cette diminution de l'effort résistant précédant l'application de la pièce en matériau électriquement conducteur sur les contacts fixes.
According to the invention, this structure is characterized in that:
  • - The aforementioned drilling made in the wall of the housing is shaped so as to provide axial guidance of the transmission part and comprises a flaring oriented towards the outside; and
  • the conformation in the shape of a cap of the sheet of semi-rigid material and said flaring are designed so as to obtain, when the key is pressed, a tactile effect comprising, following a pressure exerted on the key, a resistant effort increasing in the first part of the stroke of the fingerboard, then a sudden decrease in this resistant effort, as a result of the inversion of the conformation of the conformation and its engagement in said flare, this decrease in resistant force preceding the application of the piece of electrically conductive material to the fixed contacts.

Avantageusement, l'élasticité de la pièce de transmission et la course qu'elle doit effectuer seront prévues de manière à ce qu'à la suite de l'application de la pièce en matériau électriquement conducteur sur les contacts fixes, la pièce de transmission se déforme élastiquement en emmagasinant une énergie potentielle suffisante pour assurer le franchissement du point mort permettant le retour de la conformation en forme de calotte à sa position initiale.Advantageously, the elasticity of the transmission part and the stroke which it must perform will be provided so that, following the application of the part made of electrically conductive material to the fixed contacts, the transmission part elastically deforms by storing sufficient potential energy to ensure the crossing of neutral point allowing the return of the conformation in the form of a cap to its initial position.

Par ailleurs, le susdit substrat pourra consister en une plaquette de circuit imprimé montée fixement à l'intérieur d'un boîtier d'appareil électrique ou électronique.Furthermore, the above substrate may consist of a printed circuit board fixedly mounted inside an electrical or electronic device box.

Dans ce cas, la susdite pièce de guidage pourra consister en une paroi du boîtier parallèle au circuit imprimé, la feuille en matériau semi-rigide servant en outre de membrane d'étanchéité.In this case, the aforesaid guide piece may consist of a wall of the housing parallel to the printed circuit, the sheet of semi-rigid material also serving as a sealing membrane.

Bien entendu, l'invention concerne également un clavier utilisant la structure précédemment décrite. Dans ce cas :

  • - le substrat comprend une multiplicité de couples de contacts fixes ;
  • - la membrane élastique comprend une multiplicité de bossages correspondant chacun à un couple de contacts fixes et comprenant chacun une pièce électriquement conductrice ;
  • - la pièce de guidage comprend une multiplicité de perçages servant chacun au guidage d'une pièce de transmission solidaire d'un bossage de la membrane ;
  • - la feuille en matière plastique semi-rigide est munie d'une multiplicité de conformations en forme de calotte sur chacune desquelles vient en appui une pièce de transmission.
Of course, the invention also relates to a keyboard using the structure described above. In that case :
  • - The substrate comprises a multiplicity of pairs of fixed contacts;
  • - The elastic membrane comprises a multiplicity of bosses each corresponding to a couple of fixed contacts and each comprising an electrically conductive part;
  • - The guide piece comprises a multiplicity of holes each serving for guiding a transmission piece secured to a boss of the membrane;
  • - The semi-rigid plastic sheet is provided with a multiplicity of conformation in the shape of a cap on each of which bears a transmission part.

Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :

  • La figure 1 est une vue de dessus d'un boîtier d'appareil électrique comprenant un clavier réalisé conformément à l'invention ;
  • La figure 2 est une coupe schématique selon A/A' de la figure 1, cette coupe montrant plus particulièrement la structure du clavier.
An embodiment of the invention will be described below, by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings in which:
  • Figure 1 is a top view of an electrical appliance housing comprising a keyboard made in accordance with the invention;
  • Figure 2 is a schematic section along A / A 'of Figure 1, this section showing more particularly the structure of the keyboard.

Dans cet exemple, l'appareil comprend un boitier 1 parallélépipédique dont la paroi frontale 2 est munie d'une aire de visualisation 3 constituée, par exemple, par une cellule à cristaux liquides, et d'un clavier 4 situé dans l'intervalle compris entre l'aire 3 et le bord antérieur 5 du boîtier 1. Ce clavier comprend ici quatre touches 6 à 9 alignées selon un axe parallèle au bord 5.In this example, the apparatus comprises a parallelepipedal box 1, the front wall 2 of which is provided with a viewing area 3 constituted, for example, by a liquid crystal cell, and a keyboard 4 situated in the interval included between area 3 and the front edge 5 of the housing 1. This keyboard here comprises four keys 6 to 9 aligned along an axis parallel to the edge 5.

Chacune des touches 6 à 9 se trouve identifiée par un symbole fonctionnel, ici les signes + et -, ainsi qu'une flèche verticale et une flèche horizontale.Each of the keys 6 to 9 is identified by a functional symbol, here the + and - signs, as well as a vertical arrow and a horizontal arrow.

Comme cela est visible sur la figure 2, ce clavier 4 fait intervenir un substrat monté fixement à l'intérieur du boîtier 1 etqui consiste ici en le circuit imprimé 10 de l'appareil.As can be seen in FIG. 2, this keyboard 4 involves a substrate fixedly mounted inside the housing 1 and which here consists of the printed circuit 10 of the device.

Ce circuit imprimé 10 comprend, dans des zones situées dans l'axe des touches 6 à 9, quatre couples de plages conductrices respectives C, C', chaque couple de plages constituant les contacts fixes d'un interrupteur associé à la touche correspondante.This printed circuit 10 comprises, in areas located in the axis of the keys 6 to 9, four pairs of respective conductive pads C, C ', each pair of pads constituting the fixed contacts of a switch associated with the corresponding key.

Sur le circuit imprimé 10 est fixée, au moyen de rivets 11 ou tout autre moyen, une membrane en caoutchouc ou en élastomère 12 comprenant, dans les susdites zones, des bossages 13 en forme de calottes tronconiques qui délimitent donc au-dessus des plages conductrices C, C' un volume libre.On the printed circuit 10 is fixed, by means of rivets 11 or any other means, a rubber or elastomer membrane 12 comprising, in the above areas, bosses 13 in the form of frustoconical caps which therefore delimit above the conductive pads C, C 'a free volume.

Ce volume libre est partiellement occupé par une pièce 14 en élastomère conducteur, dont la face inférieure s'étend parallèlement et à une distance déterminée du circuit imprimé 10, cette pièce 14, de forme cylindrique, étant fixée sur la surface intérieure du bossage 13, au niveau de son fond.This free volume is partially occupied by a part 14 of conductive elastomer, the lower face of which extends parallel and at a determined distance from the printed circuit 10, this part 14, of cylindrical shape, being fixed on the internal surface of the boss 13, at the bottom.

Dans cet exemple, la partie supérieure des bossages 13 est prolongée par une partie cylindrique 15 coaxiale qui remplit la fonction de la susdite pièce de transmission.In this example, the upper part of the bosses 13 is extended by a coaxial cylindrical part 15 which fulfills the function of the said transmission part.

L'extrémité de chacune de ces parties cylindriques 15 s'engage dans un perçage coaxial 16 prévu dans la paroi frontale 2 du boîtier 1 et se termine par une face bombée 17 située légèrement au-dessus du plan de la face extérieure de ladite paroi 2.The end of each of these cylindrical parts 15 engages in a coaxial bore 16 provided in the front wall 2 of the housing 1 and ends in a convex face 17 situated slightly above the plane of the external face of said wall 2 .

Chaque perçage 16 comprend vers l'extérieur une partie évasée 18, de forme conique dont le diamètre extérieur est sensiblement égal au côté d'une touche 6 à 9.Each hole 16 comprises towards the outside a flared part 18, of conical shape whose external diameter is substantially equal to the side of a key 6 to 9.

La face extérieure de la paroi frontale 2 du boîtier 1 est recouverte (dans la partie constituant le clavier) par une feuille en matière plastique semi-rigide 20, par exemple en polycarbonate.The outer face of the front wall 2 of the housing 1 is covered (in the part constituting the keyboard) by a sheet of semi-rigid plastic material 20, for example polycarbonate.

Au niveau des orifices évasés des perçages, cette feuille comprend des bossages 21 en forme de calotte, sur les faces intérieures desquelles viennent s'appliquer les extrémités bombées 17 des parties cylindriques 15.At the flared orifices of the holes, this sheet includes bosses 21 in the form of a cap, on the internal faces of which the curved ends 17 of the cylindrical parts 15 are applied.

Les emplacements des touches 6 à 9 ainsi que les symboles identifiant leurs fonctions sont indiqués par exemple par impression sur cette feuille 20.The locations of the keys 6 to 9 as well as the symbols identifying their functions are indicated for example by printing on this sheet 20.

Le fonctionnement du clavier tel que précédemment décrit est alors le suivant.The operation of the keyboard as previously described is then as follows.

Au repos, la membrane 13 occupe la position indiquée sur la figure 2, les pièces 14 en élastomère conducteur étant écartées des plages conductrices C, C'.At rest, the membrane 13 occupies the position indicated in FIG. 2, the parts 14 of conductive elastomer being spaced from the conductive pads C, C '.

A partir de cette position, si l'on exerce une pression P sur une touche, on provoque un déplacement axial de la partie cylindrique 15, à l'encontre des efforts résistants dus :

  • - à la déformation élastique des parois latérales du bossage 13 ;
  • - à la déformation du bossage 21 de la feuille 20 en polycarbonate.
From this position, if a pressure P is exerted on a key, an axial displacement of the cylindrical part 15 is caused, against the resistant forces due:
  • - the elastic deformation of the lateral walls of the boss 13;
  • - the deformation of the boss 21 of the polycarbonate sheet 20.

Au cours de cette action, l'effort résistant engendré par la déformation des parois du bossage 13 est croissant sur toute la course de la touche.During this action, the resistant force generated by the deformation of the walls of the boss 13 is increasing over the entire stroke of the button.

Par contre, l'effort résistant engendré par la déformation du bossage 21 de la feuille 20 est d'abord croissant dans une première partie de la course, puis s'annule brutalement par suite de l'inversion de concavité du bossage 21, en produisant ainsi l'effet tactile recherché.On the other hand, the resistant force generated by the deformation of the boss 21 of the sheet 20 is first increasing in the first part of the stroke, then abruptly vanishes as a result of the inversion of concavity of the boss 21, producing thus the desired tactile effect.

Bien entendu, en fin de course, l'élastomère conducteur 14 vient s'appliquer sur les plages conductrices C, C' en établissant un contact électrique entre ces deux plages.Of course, at the end of the race, the conductive elastomer 14 is applied to the conductive pads C, C ′ by establishing an electrical contact between these two pads.

Ce contact est de bonne qualité du fait du guidage assuré par la partie cylindrique 15 et grâce aux propriétés de l'élastomère conducteur de la pièce 14.This contact is of good quality because of the guidance provided by the cylindrical part 15 and thanks to the properties of the conductive elastomer of the part 14.

Parallèlement, la partie cylindrique 15 et, éventuellement, la pièce 14 en élastomère conducteur se compriment élastiquement en emmagasinant de l'énergie potentielle.In parallel, the cylindrical part 15 and, optionally, the part 14 of conductive elastomer are compressed elastically while storing potential energy.

Le retour de la touche en position de repos est principalement assuré :

  • - dans un premier temps, essentiellement grâce à l'énergie potentielle emmagasinée par la partie cylindrique qui retourne à sa forme initiale en provoquant le franchissement du point mort du bossage 21 et en autorisant donc celui-ci à retourner à sa position initiale ;
  • - dans un second temps, grâce à l'effort exercé par le bossage 13 auquel vient s'ajouter, seulement après une nouvelle inversion de concavité, l'effort exercé par le bossage 21.
The return of the key to the rest position is mainly ensured:
  • - At first, mainly thanks to the potential energy stored by the cylindrical part which returns to its initial shape by causing the neutral point of the boss 21 to be crossed and therefore allowing the latter to return to its initial position;
  • - in a second step, thanks to the force exerted by the boss 13 to which is added, only after a new inversion of concavity, the force exerted by the boss 21.

Il apparaît clairement que les moyens utilisés ici pour assurer l'effet tactile sont indépendants de la cinématique de l'interrupteur et n'altèrent en rien son fonctionnement.It is clear that the means used here to ensure the tactile effect are independent of the kinematics of the switch and do not affect its operation in any way.

Claims (6)

1. Structure d'interrupteur du type comprenant, à l'intérieur d'un boîtier: - un substrat solidaire du boîtier et portant au moins un couple de contacts fixes (C, C') ; - une membrane (12) élastique recouvrant au moins partiellement le substrat (10), cette membrane comprenant, dans une zone située en regard des contacts fixes, un bossage (13) en forme de calotte dont la face concave, orientée vers les contacts (C, C'), porte une pièce en matériau électriquement conducteur constituant un pont de contact mobile apte à assurer une connexion entre les contacts fixes, à la suite d'une déformation élastique du bossage ; - une pièce de transmission (15) venue de matière avec la membrane, cette pièce de transmission prolongeant la face convexe du bossage et s'étendant axialement, perpendiculairement au substrat ; - une paroi du boîtier qui s'étend parallèlement au substrat et à distance de celui-ci, cette paroi comportant un perçage (16) dans lequel passe l'extrémité libre de la pièce de transmission ; - une feuille en matière semi-rigide (20) qui recouvre la face extérieure de la paroi, cette feuille présentant, en regard dudit perçage, une conformation (21) en forme de calotte bombée vers l'extérieur, qui sert de touche d'actionnement de la pièce de transmission (15),
caractérisée en ce que : - le susdit perçage (16) réalisé dans la paroi du boîtier est conformé de manière à assurer un guidage axial de la pièce de transmission et comprend un évasement orienté vers l'extérieur ; et - la conformation (21) en forme de calotte de la feuille en matière semi-rigide (20) et ledit évasement sont conçus de manière à obtenir, lors de la sollicitation de la touche, un effettac- tile comportant, à la suite d'une pression (P) exercée sur la touche, un effort résistant allant en croissant dans une première partie de la course de la touche, puis une diminution brutale de cet effort résistant, par suite de l'inversion de concavité de la conformation (21) et de son engagement dans ledit évasement, cette diminution de l'effort résistant précédant l'application de la pièce en matériau électriquement conducteur sur les contacts fixes. 1. Switch structure of the type comprising, inside a housing: - a substrate secured to the housing and carrying at least one pair of fixed contacts (C, C '); - an elastic membrane (12) at least partially covering the substrate (10), this membrane comprising, in an area located opposite the fixed contacts, a boss (13) in the form of a cap, the concave face of which faces the contacts ( C, C '), carries a piece of electrically conductive material constituting a movable contact bridge capable of ensuring a connection between the fixed contacts, following an elastic deformation of the boss; - a transmission part (15) made integrally with the membrane, this transmission part extending the convex face of the boss and extending axially, perpendicular to the substrate; - A wall of the housing which extends parallel to and at a distance from the substrate, this wall comprising a bore (16) through which the free end of the transmission part passes; - a sheet of semi-rigid material (20) which covers the outer face of the wall, this sheet having, opposite said bore, a conformation (21) in the form of a cap domed outwards, which serves as a touch of actuation of the transmission part (15),
characterized in that: - The above-mentioned bore (16) produced in the wall of the housing is shaped so as to ensure axial guidance of the transmission part and comprises a flaring oriented towards the outside; and - The conformation (21) in the form of a cap of the sheet of semi-rigid material (20) and said flare are designed so as to obtain, when the button is pressed, an effettacile comprising, following a pressure (P) exerted on the key, a resistant force increasing in the first part of the stroke of the key, then a sudden decrease in this resistant force, as a result of the inversion of concavity of the conformation (21) and from its engagement in said flaring, this reduction in the resistive force preceding the application of the piece of electrically conductive material to the fixed contacts. 2. Structure selon la revendication 1,
caractérisée en ce que l'élasticité de la pièce de transmission (15) ainsi que la course qu'elle doit effectuer sont prévues de manière à ce qu'à la suite de l'application de la pièce en matériau électriquement conducteur (14) sur les contacts fixes, cette pièce de transmission (15) se déforme élastiquement en emmagasinant une énergie potentielle suffisante pour assurer le franchissement du point mort qui permet le retour de la conformation en forme de calotte (21) à sa position initiale.2. Structure according to claim 1,
characterized in that the elasticity of the transmission part (15) as well as the stroke which it must perform are provided so that after the application of the part made of electrically conductive material (14) to fixed contacts, this transmission part (15) deforms elastically by storing sufficient potential energy to ensure the crossing of neutral point which allows the return of the conformation in the form of a cap (21) to its initial position. 3. Structure selon la revendication 1,
caractérisée en ce que le susdit substrat consiste en une plaquette de circuit imprimé.3. Structure according to claim 1,
characterized in that the above substrate consists of a printed circuit board. 4. Structure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le susdit bossage (13) de la membrane (12) présente une forme tronconique.4. Structure according to one of claims 1 to 3, characterized in that the above boss (13) of the membrane (12) has a frustoconical shape. 5. Structure selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que la susdite pièce (14) en matériau électriquement conducteur est réalisée en un élastomère conducteur.5. Structure according to one of the preceding claims,
characterized in that the aforesaid piece (14) of electrically conductive material is made of a conductive elastomer. 6. Clavier utilisant des structures selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que : - le substrat comprend une multiplicité de couples de contacts fixes (C, C') ; - la membrane élastique (12) comprend une multiplicité de bossages (13) correspondant chacun à un couple de contacts fixes (C, C') et comprenant chacun une pièce électriquement conductrice (14) ; - la pièce de guidage (2) comprend une multiplicité de perçages (16) servant chacun au guidage d'une pièce de transmission (15) solidaire d'un bossage (13) de la membrane (12); - la feuille en matière plastique semi-rigide (20) est munie d'une multiplicité de conformations (21) en forme de calotte sur chacune desquelles vient en appui une pièce de transmission (15). 6. Keyboard using structures according to one of the preceding claims,
characterized in that: - The substrate comprises a multiplicity of pairs of fixed contacts (C, C '); - The elastic membrane (12) comprises a multiplicity of bosses (13) each corresponding to a pair of fixed contacts (C, C ') and each comprising an electrically conductive part (14); - The guide piece (2) comprises a multiplicity of bores (16) each serving for guiding a transmission piece (15) secured to a boss (13) of the membrane (12); - The semi-rigid plastic sheet (20) is provided with a multiplicity of conformations (21) in the form of a cap on each of which bears a transmission part (15).
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