EP2041765B1 - Switching device including a moving ferromagnetic part - Google Patents
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- EP2041765B1 EP2041765B1 EP07765758A EP07765758A EP2041765B1 EP 2041765 B1 EP2041765 B1 EP 2041765B1 EP 07765758 A EP07765758 A EP 07765758A EP 07765758 A EP07765758 A EP 07765758A EP 2041765 B1 EP2041765 B1 EP 2041765B1
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Definitions
- the microswitch is for example centered with respect to the permanent magnet.
- the movable element is in a rest state situated between its open state and its closed state.
- the ferromagnetic part can be symmetrical and act, in each of its positions, symmetrically on the field lines of the permanent magnet.
- the microswitch 2 is off-center with respect to the permanent magnet 4 so as to put the membrane 20 in one of its two states, open or closed (closed on the figure 10 ) when the ferromagnetic part 500 is in its second position ( figure 10 ), that is to say when the ferromagnetic piece 500 is remote and has no effect on the field lines L of the permanent magnet 4.
- the ferromagnetic part 500 acts on the lines of L field of the permanent magnet 4 and deviates so as to subject the membrane 20 to a defined orientation and to impose the other of its two states, open or closed (open on the figure 9 ).
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Abstract
Description
La présente invention se rapporte à un dispositif de commutation électrique comportant un micro-interrupteur magnétique doté d'un élément mobile apte à s'aligner suivant les lignes de champ d'un champ magnétique. Le dispositif de commutation selon l'invention pourra notamment être utilisé dans un bouton-poussoir, un bouton glissant ou un bouton rotatif, dans un interrupteur de position, un capteur de choc ou d'accélération.The present invention relates to an electrical switching device comprising a magnetic microswitch with a movable element capable of aligning along the field lines of a magnetic field. The switching device according to the invention may in particular be used in a push button, a sliding button or a rotary knob, in a position switch, a shock or acceleration sensor.
Il est connu par le brevet
Les documents
Le but de l'invention est de proposer un dispositif de commutation électrique doté d'un micro-interrupteur magnétique, dont le réglage lors de l'assemblage est aisé, dont les performances ne sont pas affectées au cours du temps, ledit dispositif étant précis et parfaitement calibré pour se déclencher systématiquement lorsque une force d'intensité déterminée est appliquée.The object of the invention is to provide an electrical switching device with a magnetic microswitch, whose adjustment during assembly is easy, whose performance is not affected over time, said device being precise and perfectly calibrated to trigger systematically when a force of specific intensity is applied.
Ce but est atteint par un dispositif de commutation électrique comprenant :
- un aimant permanent créant un champ magnétique,
- un micro-interrupteur électrique doté d'un élément mobile piloté par effet magnétique entre au moins deux états en s'alignant suivant deux orientations différentes des lignes de champ du champ magnétique de l'aimant permanent,
- le micro-interrupteur et l'aimant permanent sont fixes l'un par rapport à l'autre,
- le dispositif comporte une pièce ferromagnétique mobile mise en mouvement entre deux positions pour agir sur l'orientation des lignes de champ générées vis-à-vis de l'élément mobile par l'aimant permanent en vue d'imposer à l'élément mobile l'un ou l'autre de ses deux états,
caractérisé en ce qu': - en position initiale, la pièce ferromagnétique est maintenue par effet magnétique contre l'aimant permanent.
- a permanent magnet creating a magnetic field,
- an electric microswitch with a movable element controlled by magnetic effect between at least two states by aligning with two different orientations of the field lines of the magnetic field of the permanent magnet,
- the microswitch and the permanent magnet are fixed relative to each other,
- the device comprises a movable ferromagnetic part set in motion between two positions to act on the orientation of the field lines generated vis-à-vis the mobile element by the permanent magnet in order to impose on the mobile element l one or the other of its two states,
characterized in that - in the initial position, the ferromagnetic part is held by magnetic effect against the permanent magnet.
Selon l'invention, employer un aimant permanent et un micro-interrupteur fixes l'un par rapport à l'autre permet de limiter les contraintes de réglage des points de fonctionnement du micro-interrupteur par rapport à l'aimant permanent et donc de s'affranchir des problèmes d'assemblage du couple aimant permanent/micro-interrupteur.According to the invention, using a permanent magnet and a microswitch fixed relative to one another limits the adjustment constraints of the operating points of the microswitch with respect to the permanent magnet and therefore of to overcome problems of assembly of the permanent magnet / microswitch pair.
Selon l'invention, l'aimant permanent sert donc à la fois à retenir la pièce ferromagnétique en position initiale mais également à commuter le micro-interrupteur lors d'un mouvement de la pièce ferromagnétique.According to the invention, the permanent magnet thus serves both to retain the ferromagnetic part in the initial position but also to switch the microswitch during a movement of the ferromagnetic part.
Selon une particularité de l'invention, la pièce ferromagnétique mobile suit un mouvement de translation. Le mouvement de translation est par exemple perpendiculaire à une direction d'aimantation de l'aimant permanent.According to a feature of the invention, the movable ferromagnetic piece follows a translation movement. The translational movement is for example perpendicular to a direction of magnetization of the permanent magnet.
Selon l'invention, le micro-interrupteur est par exemple centré par rapport à l'aimant permanent. Ainsi, sans l'influence de la pièce ferromagnétique, l'élément mobile se trouve dans un état repos situé entre son état ouvert et son état fermé. En centrant le micro-interrupteur par rapport à l'aimant permanent, la pièce ferromagnétique peut être symétrique et agir, dans chacune de ses positions, de manière symétrique sur les lignes de champ de l'aimant permanent.According to the invention, the microswitch is for example centered with respect to the permanent magnet. Thus, without the influence of the ferromagnetic part, the movable element is in a rest state situated between its open state and its closed state. By centering the microswitch with respect to the permanent magnet, the ferromagnetic part can be symmetrical and act, in each of its positions, symmetrically on the field lines of the permanent magnet.
Selon une autre particularité, dans chacune de ses positions, la pièce ferromagnétique est maintenue par un effet magnétique d'attraction exercé par l'aimant permanent.According to another feature, in each of its positions, the ferromagnetic part is maintained by a magnetic attraction effect exerted by the permanent magnet.
Selon une autre particularité, la pièce ferromagnétique présente une forme en U comportant une partie centrale et deux ailes parallèles entre lesquelles est positionné l'aimant permanent. Dans chacune des positions de la pièce ferromagnétique, l'une de ses ailes est attirée par l'aimant permanent. L'architecture de l'invention est donc particulièrement compacte, notamment grâce à la double fonction de l'aimant qui permet à la fois de commuter le micro-interrupteur et de maintenir la pièce ferromagnétique dans sa position initiale, et éventuellement, selon la configuration, dans sa position finale.According to another feature, the ferromagnetic part has a U-shaped shape comprising a central portion and two parallel wings between which the permanent magnet is positioned. In each position of the ferromagnetic part, one of its wings is attracted by the permanent magnet. The architecture of the invention is therefore particularly compact, in particular thanks to the double function of the magnet that allows both to switch the microswitch and maintain the ferromagnetic part in its initial position, and possibly, depending on the configuration, in its final position.
Selon l'invention, le micro-interrupteur est par exemple décentré par rapport à l'aimant permanent. Sans l'influence de la pièce ferromagnétique, le micro-interrupteur est donc maintenu par effet magnétique dans l'un de ses états ouvert ou fermé. La pièce ferromagnétique peut donc prendre une première position extrême dans laquelle elle dévie les lignes de champ pour imposer à l'élément mobile l'autre de ses deux états et une seconde position extrême éloignée dans laquelle elle n'agit pas sur les lignes de champ. La première position extrême est stable, la pièce ferromagnétique étant maintenue par effet magnétique d'attraction exercé par l'aimant permanent et la seconde position extrême de la pièce ferromagnétique est éphémère, marquée par une butée. Dans la seconde position extrême, la pièce ferromagnétique reste sous l'influence magnétique de l'aimant permanent de manière à être rappelée par effet magnétique vers la première position.According to the invention, the microswitch is for example off-center with respect to the permanent magnet. Without the influence of the ferromagnetic part, the microswitch is maintained by magnetic effect in one of its open or closed states. The ferromagnetic part can thus take a first extreme position in which it deflects the field lines to impose on the mobile element the other of its two states and a second far extreme position in which it does not act on the field lines. . The first extreme position is stable, the ferromagnetic part being maintained by magnetic attraction effect exerted by the permanent magnet and the second extreme position of the ferromagnetic part is ephemeral, marked by a stop. In the second extreme position, the ferromagnetic part remains under the magnetic influence of the permanent magnet so as to be recalled by magnetic effect to the first position.
Selon une variante de réalisation du dispositif, l'aimant permanent est en forme de disque et la pièce ferromagnétique mobile a la forme d'une bague tournante encerclant l'aimant permanent et effectuant un mouvement de rotation autour de l'aimant permanent. La bague présente par exemple une protubérance apte à prendre deux positions diamétralement opposées pour agir sur les lignes de champ de part et d'autre d'un plan de symétrie.According to an alternative embodiment of the device, the permanent magnet is disk-shaped and the movable ferromagnetic piece has the shape of a rotating ring encircling the permanent magnet and performing a rotational movement around the permanent magnet. The ring has for example a protuberance adapted to take two diametrically opposite positions to act on the field lines on either side of a plane of symmetry.
Le dispositif de commutation de l'invention est par exemple employé dans un bouton poussoir, un bouton glissant, un interrupteur de position, un capteur de choc ou un capteur d'accélération.The switching device of the invention is for example used in a push button, a sliding button, a position switch, a shock sensor or an acceleration sensor.
D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés sur lesquels :
- les
figures 1 et 2 représentent le dispositif de commutation de l'invention, employé dans un bouton glissant, respectivement à l'état fermé et à l'état ouvert, - les
figures 3 et 4 montrent l'influence de la pièce ferromagnétique sur les lignes de champ magnétique générées par l'aimant permanent, - la
figure 5 représente le dispositif de commutation employé dans un bouton tournant montré de manière schématique, - la
figure 6 représente, vu de côté, le bouton tournant de lafigure 5 , - les
figures 7 et 8 représentent le dispositif de commutation de l'invention employé dans un détecteur de choc, respectivement à l'état repos et à l'état déclenché, - les
figures 9 et 10 représentent le dispositif de commutation de l'invention employé dans un détecteur de choc, respectivement à l'état repos et à l'état déclenché, - la
figure 11 représente en perspective un micro-interrupteur magnétique tel qu'employé dans le dispositif de commutation de l'invention, - les
figures 12 et 13 représentent le micro-interrupteur de lafigure 11 respectivement à l'état ouvert et à l'état fermé selon l'orientation des lignes de champ générées par un aimant permanent.
- the
Figures 1 and 2 represent the switching device of the invention, used in a sliding button, respectively in the closed state and in the open state, - the
Figures 3 and 4 show the influence of the ferromagnetic part on the magnetic field lines generated by the permanent magnet, - the
figure 5 represents the switching device employed in a rotary knob shown schematically, - the
figure 6 represents, viewed from the side, the turning knob of thefigure 5 , - the
Figures 7 and 8 represent the switching device of the invention used in a shock detector, respectively in the idle state and in the triggered state, - the
Figures 9 and 10 represent the switching device of the invention used in a shock detector, respectively in the idle state and in the triggered state, - the
figure 11 represents in perspective a magnetic microswitch as used in the switching device of the invention, - the
Figures 12 and 13 represent the micro-switch of thefigure 11 respectively in the open state and in the closed state according to the orientation of the field lines generated by a permanent magnet.
L'invention concerne un dispositif de commutation comprenant au moins un micro-interrupteur 2 magnétique fixe, un aimant permanent 4, 40 fixe et une pièce ferromagnétique 5, 50, 500 mobile.The invention relates to a switching device comprising at least one fixed
Ce dispositif de commutation peut être mis en oeuvre dans un bouton-poussoir, un bouton glissant ou un bouton tournant ainsi que dans un interrupteur de position, un capteur de choc ou d'accélération.This switching device can be implemented in a push button, a sliding button or a turning knob and in a position switch, a shock or acceleration sensor.
Le micro-interrupteur 2 employé est de type magnétique, sensible à l'orientation des lignes de champ L d'un champ magnétique généré par un aimant permanent 4.The
Ce type de micro-interrupteur 2 peut être commuté par un aimant permanent entre deux états, un état ouvert (
Un exemple de configuration d'un micro-interrupteur 2 sensible à l'orientation des lignes de champ L est représenté en
Un micro-interrupteur 2 sensible à l'orientation des lignes de champ L comporte une membrane 20 mobile ferromagnétique déformable pouvant être actionnée en rotation autour d'un axe de rotation (R) sous l'influence de l'aimant permanent 4. La membrane 20 est par exemple en Fer-Nickel.A
La membrane 20 présente un axe longitudinal (A) et est reliée, à l'une de ses extrémités, par l'intermédiaire de bras de liaison 22a, 22b, à un ou plusieurs plots 23 d'ancrage solidaires d'un substrat 3. La membrane 20 est apte à pivoter par rapport au substrat suivant son axe (R) de rotation perpendiculaire à son axe longitudinal (A). Les bras 22a, 22b de liaison forment une liaison élastique entre la membrane 20 et le plot 23 d'ancrage et sont sollicités en flexion lors du pivotement de la membrane 20.The
A son extrémité distale par rapport à son axe de rotation, la membrane 20 porte un contact mobile 21. En pivotant, la membrane 20 peut prendre au moins deux états déterminés, un état ouvert (
Le principe de fonctionnement d'un tel micro-interrupteur 2 est illustré sur les
Dans le dispositif de commutation de l'invention, on utilise ce principe d'actionnement du micro-interrupteur 2 sauf que l'aimant permanent 4, 40 employé et le micro-interrupteur 2 sont tous les deux fixes. Afin de pourvoir soumettre la membrane 20 du micro-interrupteur 2 aux deux orientations des lignes de champ du champ magnétique généré par l'aimant permanent 4, 40, une pièce ferromagnétique 5, 50, 500 est mise en mouvement entre au moins deux positions à proximité de l'aimant permanent 4, 40. En se déplaçant, cette pièce ferromagnétique 5, 50, 500 a pour effet de déplacer le plan de symétrie des lignes de champ L du champ magnétique de l'aimant permanent 4, 40 et donc à dévier les lignes de champ L de l'aimant permanent 4, 40.In the switching device of the invention, this principle of actuation of the
Un bouton glissant doté d'un dispositif de commutation selon l'invention est représenté en
Le micro-interrupteur 2 est placé sous l'influence magnétique de l'aimant permanent 4, centré par rapport à l'aimant permanent 5, de sorte que sans pièce ferromagnétique 5, la membrane 20 est parallèle au substrat 3 et est à l'état repos (comme sur la
Selon l'invention, la pièce ferromagnétique 5 est apte à se déplacer en translation entre deux positions extrêmes par rapport à l'aimant permanent 4 fixe. Dans chacune de ses positions extrêmes, elle vient par exemple buter par chacune de ses ailes 5a, 5b contre l'aimant permanent 4 et est maintenue collée par effet magnétique d'attraction contre l'aimant permanent 4. Un effort minimal doit donc être exercé sur l'organe d'actionnement 6 pour décoller la pièce ferromagnétique 5 de l'aimant permanent 4 et la déplacer d'une position à l'autre, conférant ainsi à l'utilisateur un effet tactile particulier lors du déplacement de l'organe d'actionnement 6. Au fur et à mesure du déplacement de la pièce ferromagnétique 5 d'une position vers l'autre, l'effet magnétique d'attraction s'atténue entre une première aile 5a de la pièce ferromagnétique 5 et l'aimant permanent 4 et augmente entre la deuxième aile 5b de la pièce ferromagnétique 5 et l'aimant permanent 4.According to the invention, the
La pièce ferromagnétique 5 a pour effet de déplacer le plan de symétrie des lignes de champ L de l'aimant permanent 4. Dans chaque position extrême de la pièce ferromagnétique 5, des lignes de champ L générées par l'aimant permanent 4 sont ainsi déviées par la pièce ferromagnétique 5 de manière à soumettre la membrane 20 du micro-interrupteur 2 à une orientation déterminée et lui imposer l'un de ses états ouvert ou fermé (voir
Cette configuration du dispositif de commutation dans un bouton glissant est parfaitement reproductible dans un bouton poussoir ou un interrupteur de position, seule l'orientation des pièces devant éventuellement être modifiée.This configuration of the switching device in a sliding button is perfectly reproducible in a push button or a position switch, only the orientation of the parts to possibly be changed.
Le dispositif de commutation selon l'invention peut également être employé dans un bouton tournant tel que représenté en
Le dispositif de commutation de l'invention peut également être employé dans un capteur de choc ou même un capteur d'accélération.The switching device of the invention can also be used in a shock sensor or even an acceleration sensor.
Dans une première configuration représentée en
Dans cette première configuration, en position initiale, la première aile 5a de la pièce ferromagnétique est maintenue par effet magnétique contre l'aimant permanent 4 (
Dans chacune de ses deux positions, la pièce ferromagnétique 5 agit sur l'orientation des lignes de champ L du champ magnétique de l'aimant permanent 4 de manière à les dévier et à soumettre la membrane 20 du micro-interrupteur 2 à une orientation majoritaire des lignes de champ L. Dans la position initiale de la pièce ferromagnétique 5, les lignes de champ L vues par la membrane 20 du micro-interrupteur 2 lui imposent son état ouvert. Dans la seconde position de la pièce ferromagnétique 5, les lignes de champ L vues par la membrane 20 présentent une orientation inversée et lui imposent son état fermé.In each of its two positions, the
Dans cette première configuration, la pièce ferromagnétique 5 reste en position collée à l'aimant permanent 4 après l'actionnement du capteur de choc ce qui permet de doter le capteur d'un effet mémoire. Afin de favoriser cet effet mémoire, les deux ailes 5a, 5b de la pièce ferromagnétique 5 peuvent être dimensionnées différemment pour augmenter la force d'attraction entre la pièce ferromagnétique 5 et l'aimant permanent 4 lorsque la pièce 5 est dans sa seconde position. De même, la distance entre l'aimant permanent 4 et l'aile distante 5a de la pièce ferromagnétique 5 après que le capteur a été déclenché peut être ajustée pour éviter le retour de la pièce ferromagnétique 5 en position initiale.In this first configuration, the
Dans une seconde configuration du capteur de choc représentée en
Dans cette seconde configuration, le micro-interrupteur 2 est décentré par rapport à l'aimant permanent 4 de manière à mettre la membrane 20 dans l'un de ses deux états, ouvert ou fermé (fermé sur la
Claims (14)
- Electrical switching device comprising:- a permanent magnet (4, 40) creating a magnetic field,- a microswitch (2) provided with a moving element driven by a magnetic effect between at least two states by being aligned according to two different orientations of the field lines (L) of the magnetic field of the permanent magnet (4, 40),- the microswitch (2) and the permanent magnet (4, 40) are fixed relative to each other,- the device comprises a moving ferromagnetic part (5, 50, 500) that is moved between two positions to act on the orientation of the field lines (L) generated with respect to the moving element by the permanent magnet (4, 40) in order to impose on the moving element one or other of its two states,
characterized in that:- in an initial position, the ferromagnetic part (5, 50, 500) is maintained by a magnetic effect against the permanent magnet (4, 40). - Device according to Claim 1, characterized in that the moving ferromagnetic part (5, 500) follows a translation movement.
- Device according to Claim 2, characterized in that the translation movement is performed in a direction perpendicular to a direction of magnetization (M) of the permanent magnet (4).
- Device according to Claim 2 or 3, characterized in that the translation movement is performed in a direction perpendicular to a rotation axis (R) of the moving element.
- Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the microswitch (2) is centred relative to the permanent magnet (4).
- Device according to Claim 5, characterized in that, in a second position, the ferromagnetic part (5, 500) is maintained by a magnetic attraction effect exerted by the permanent magnet (4).
- Device according to Claim 5 or 6, characterized in that the ferromagnetic part (5) has a U-shape comprising a central part (5c) and two parallel wings (5a, 5b) between which the permanent magnet (4) is positioned.
- Device according to Claim 7, characterized in that, in each of the positions of the ferromagnetic part, one of its wings (5a, 5b) is attracted by the permanent magnet (4).
- Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the microswitch (2) is off-centred relative to the permanent magnet (4).
- Device according to Claim 9, characterized in that the ferromagnetic part (500) can be displaced between two extreme positions, a stable position in which it is maintained by magnetic attraction effect exerted by the permanent magnet (4) and an ephemeral end-stop position in which the ferromagnetic part (500) remains under the magnetic influence of the permanent magnet (4).
- Device according to one of Claims 1 to 10, characterized in that it is employed in a pushbutton, a slide button, a position switch, an impact sensor or an acceleration sensor.
- Device according to Claim 1, characterized in that the permanent magnet (40) is in the form of a disk and in that the moving ferromagnetic part (50) has the shape of a rotating ring formed around the permanent magnet (40) and performing a rotation movement about the permanent magnet (40).
- Device according to Claim 12, characterized in that the ring presents a protuberance (51) able to assume two diametrically opposed positions.
- Device according to Claim 12 or 13, characterized in that it is employed in a rotary knob, a position switch, an impact sensor or an acceleration sensor.
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