FR2825510A1

FR2825510A1 - Ensemble de microcontact de signal implantable sur un circuit conducteur

Info

Publication number: FR2825510A1
Application number: FR0107236A
Authority: FR
Inventors: Stephane Vanhelle; Marc Meynet; Laurent Mounier
Original assignee: Dav SA
Current assignee: Dav SA
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2001-06-01
Publication date: 2002-12-06
Anticipated expiration: 2021-06-01
Also published as: FR2825510B1

Abstract

Cet ensemble de microcontact de signal, comporte un élément élastique (3) destiné à être placé sur un circuit conducteur et à prendre au moins une position de contact dans laquelle il établit par contact la continuité électrique entre deux points (5) dudit circuit et une position de non-contact, le passage d'une position à l'autre se faisant dans un sens par l'action d'une pièce de manoeuvre venant appuyer sur une zone de l'élément élastique (3), et dans l'autre sens par l'élasticité de l'élément élastique (3), l'ensemble comportant aussi des moyens d'étanchéité (4) disposés au-dessus de l'élément élastique (3) et des moyens (20) pour imposer un effet tactile à la manoeuvre; l'élément élastique (3) est agencé pour opposer de lui-même une résistance négligeable à l'action de la pièce de manoeuvre, les moyens pour imposer un effet tactile étant totalement disjoints de l'élément élastique (3).

Description

Ensemble de microcontact de signal implantable sur un circuit conducteur
La présente invention concerne un ensemble de microcontact implantable sur un circuit conducteur, notamment un circuit imprimé, particulièrement dans le cadre des applications pour l'automobile, et notamment pour la réalisation de contacts pour platines de porte, destinés par exemple aux lève-vitre et à la commande d'orientation des rétroviseurs, notamment pour des commandes par niveaux de tension.

On connaît des contacts à lames dans lesquels la lame est conformée, soit par elle-même soit par un ou plusieurs éléments élastiques associés, de manière à présenter un effet de rupture brusque ou effet de déclic, de type cloquant (cf. EP 1009001 ; EP 1052663 ; US 4278855 ; US 4523064 ; US 5302789). L'inconvénient de ces contacts est qu'on ne peut pas maîtriser l'effet de cloquant et qu'on doit multiplier les modèles de contacts pour répondre aux différents besoins de l'industrie en terme de contact et de cloquant.

Un autre type de contact connu est du type à membrane à dôme permettant la réalisation d'un effet tactile, une saillie intérieure du dôme portant généralement une pastille conductrice qui vient se poser sur les points du circuit à relier électriquement lors du contact (cf. US 4 614 004, EP 558 238 ou EP 930 629). L'inconvénient de ce type de contact est d'une part que là encore, il est indissociable de l'effet tactile apporté par le dôme et que, d'autre part, la mise en place de la pastille se prête mal à une intégration dans un processus industriel. D'autre part, lorsqu'il s'agit de réaliser des contacts de très faible résistance ohmique, on emploie des pastilles plaquées en or dont le coût est très élevé compte tenu de la relativement grande surface de ces pastilles. Enfin, le contact posé n'offre pas une garantie élevée de bonne réalisation en raison des poussières qui peuvent interférer entre la pastille et le point du circuit sur lequel elle se pose, en particulier dans les environnements poussiéreux qui caractérisent certaines des applications envisagées dans l'invention. On connaît aussi un contact proche de celui qui vient d'être décrit dans lequel est prévu un

cloquant métallique qui réalise à la fois le contact électrique et donne l'effet tactile recherché de rebond ; cf. par exemple EP 902 450 ou FR 2800904 au nom de la Demanderesse. Bien que ce dernier propose une membrane d'étanchéité qui le rend apte à être intégré dans des environnements poussiéreux, les inconvénients précités de contact posé et d'indissociabilité de l'effet tactile et de l'effet de contact subsistent.

Le but de l'invention est de proposer un nouveau type de microcontact, particulièrement bien adapté aux applications automobiles, et qui laisse une plus grande liberté aux concepteurs dans la mesure où, en dehors de sa fonction pure de contact, il n'introduit pratiquement pas d'interférence tactile ou ohmique notable dans le système. Par résistance ohmique non notable, on entend une résistance généralement inférieure à un ohm, c'est-à-dire équivalente à celle qu'on obtient dans les dispositifs les plus onéreux de l'art antérieur utilisant une pastille recouverte d'or pour le contact. De plus, l'ensemble de microcontact selon l'invention est conçu pour s'implanter facilement, et notamment de manière automatisée, lors du processus de fabrication.

L'invention atteint son but grâce à un ensemble de microcontact de signal, comportant un élément élastique destiné à être placé sur un circuit conducteur, notamment un circuit imprimé, et à prendre au moins une position de contact dans laquelle il établit par contact la continuité électrique entre deux points (notamment deux pistes) dudit circuit conducteur et une position de non-contact dans laquelle au moins l'un des deux dits points n'est plus en contact avec lui, le passage d'une position à l'autre se faisant dans un sens par l'action d'une pièce de manoeuvre venant appuyer sur une zone de l'élément élastique, et dans l'autre sens par l'élasticité de l'élément élastique, l'ensemble comportant aussi des moyens d'étanchéité disposés au-dessus de l'élément élastique et des moyens pour imposer un effet tactile à la manoeuvre, caractérisé en ce que l'élément élastique est agencé pour opposer de lui-même une résistance négligeable à l'action de la pièce de manoeuvre, les moyens pour imposer un effet tactile étant totalement disjoints de l'élément élastique.

Ces moyens tactiles peuvent être constitués par un organe à part entière, ou être incorporés dans les moyens d'étanchéité, notamment sous forme d'une membrane étanche présentant un effet tactile. Ce sont ces

moyens tactiles, et non l'élément élastique en lui-même, qui assurent les éventuels effets de rupture brusque, de rebond, de remontée de l'organe de manoeuvre en position de repos, etc.

Avantageusement, la course entre les deux positions de l'élément élastique est très faible, c'est-à-dire par exemple inférieure à 0,5 mm. Cette course très faible lui permet d'être compatible avec toute la gamme des organes de manoeuvre possibles, qu'ils soient eux-mêmes à faible ou forte course de manoeuvre.

Avantageusement, l'élément élastique comporte au moins un ergot de positionnement permettant le positionnement de l'élément sur le circuit. Cet ergot de positionnement est avantageusement une queue d'enfichage élastique dans le circuit. Ceci permet la mise en place automatisée des ces contacts, puisque les machines automatiques d'insertion de pièces par enfichage sont déjà bien connues et développées. On peut aussi envisager de souder l'ergot de positionnement à plat sur le circuit, en refusion par exemple.

Avantageusement, l'élément élastique comporte une partie en surface (c'est-à-dire non enfichée) globalement comprise dans un volume plat de faible épaisseur, cette partie comprenant au moins un premier contact mobile actionné par la pièce de manoeuvre, ce contact mobile coopérant avec un premier point du circuit conducteur (notamment une première piste du circuit imprimé). Avantageusement, la partie en surface comprend aussi au moins un second contact, mobile ou fixe, destiné à coopérer avec un second point du circuit conducteur (une seconde piste du circuit imprimé) ; si ce contact est fixe, il est en contact permanent avec le second point ; s'il est mobile, la manoeuvre du premier contact mobile entraîne aussi le déplacement de ce second contact mobile pour un contact avec le second point. Chacun des premier et second contacts peut avantageusement être dédoublé pour augmenter la sécurité du contact.

L'élément élastique est avantageusement un élément globalement plat et globalement parallèle au circuit conducteur, la partie qui comprend le contact mobile étant réalisée en porte-à-faux et pouvant être amenée au contact du circuit par flexion ou torsion ou par une combinaison de flexion et de torsion, sous l'effet d'une force faible transversale, de préférence aussi faible que 1 N ou même 0,8 N (alors que la force d'actionnement

traditionnelle dans les systèmes à membrane cloquante est plutôt de l'ordre d'au moins 3 N). L'élément élastique est avantageusement réalisé par estampage et pliage d'une feuille métallique ou par formage d'un fil, ce qui a l'avantage de ne pas produire de chutes.

L'élément élastique est avantageusement en acier inoxydable ou en bronze, recouvert sélectivement de dorure ou d'argenture, et l'épaisseur de la feuille métallique ou du fil à partir duquel il est formé est de préférence comprise entre 0,1 mm et 0,2 mm.

Il est avantageusement prévu de former les zones de contact avec les pistes dans des endroits spécifiques de l'élément élastique, et de localiser ceux-ci dans une zone géométrique de largeur limitée par rapport à l'élément entier de manière à pouvoir faire un traitement tel qu'une argenture ou une dorure dans cette zone limitée, ce qui réduit le prix du traitement.

Avantageusement, un même circuit conducteur, notamment un circuit imprimé, comporte plusieurs microcontacts implantés, associés à de moyens d'étanchéité et des moyens à effet tactile qui peuvent être constitués par une membrane unique. Ce circuit intégré, une fois les microcontacts implantés et la membrane installée peut être incorporé de manière classique dans une platine de commande.

D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de plusieurs modes de réalisation de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective éclatée, de dessus, d'un ensemble constitué d'un circuit imprimé, de microcontacts enfichés dans le circuit et d'une membrane tactile de couverture ; - la figure 2 est une vue en perspective éclatée, de dessous, de l'ensemble de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en perspective d'un microcontact modifié de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue en perspective éclatée, de dessus, d'un deuxième mode de réalisation d'un ensemble constitué d'un circuit imprimé, d'un microcontact enfiché dans le circuit et d'une membrane tactile de couverture ;

- la figure 5 est une vue en perspective du contact enfiché dans le circuit imprimé de la figure 4 ; - la figure 6 est une vue isométrique en coupe de l'ensemble de la figure 4 ; - la figure 7 est une vue de dessous du contact de la figure 4 et de la zone de dorure ; - la figure 8 est une vue en perspective d'un troisième mode de réalisation de microcontact ; - la figure 9 est une vue analogue à la figure 5 du troisième mode de réalisation ; - la figure 10 est une vue analogue à la figure 6 du troisième mode de réalisation.

- La figure 11 est une vue en coupe du troisième mode de réalisation de l'ensemble selon l'invention, avec une membrane assurant l'étanchéité et un moyen indépendant réalisant l'effet tactile.

Les figures 1 à 3 montrent un ensemble 1 constitué d'une plaque de circuit imprimé 2, d'une pluralité de contacts 3 et d'une membrane d'étanchéité et à effet tactile 4.

La plaque de circuit imprimé comporte au moins sur sa face supérieure des pistes conductrices 5 dessinant un circuit, ainsi qu'éventuellement divers composants électroniques 6. Elle comporte également des trous 7, traversants ou non, destinés à l'enfichage de divers éléments, et notamment à l'enfichage des contacts 3. Les trous 7 peuvent être formés dans des pistes conductrices ou en dehors des pistes conductrices, selon qu'on souhaite que la continuité électrique lors du contact se fasse ou non par la zone d'enfichage.

Chaque microcontact 3 est réalisé dans une lame de métal emboutie et pliée de manière à former une queue d'enfichage 10 destinée à s'insérer à force dans un trou 7 et une partie 11 destinée à être au-dessus de la plaque 2. La partie 11 comporte une base horizontale 12, près de la queue 10, de laquelle part une patte centrale 13 inclinée vers le haut, et deux pattes latérales 14, moins inclinées que la patte centrale 13. La patte centrale 13 se divise en deux doigts parallèles 15, recourbés vers le bas, eux-mêmes terminés par deux patins 16 formant des arcs convexes vers le bas. Les

pattes latérales 14 comportent également un doigt 17 recourbé vers le bas et terminé par un patin 18 en forme d'arc. Les angles de pliage des pattes et des doigts (ou le rayon de courbure le cas échéant) sont relativement grand de manière à obtenir un élément dont la flexion pour mise en contact est possible pour une très faible course (inférieure à 0,5 mm) imposée par une très faible force (inférieure à 0,8 N) de sorte que la manoeuvre du contact ne pollue pas l'effet tactile produit indépendamment par un organe ad hoc.

La queue d'enfichage 10 comprend par exemple deux pattes 19 qui s'enfoncent dans deux trous 7 de la plaque 2 (figure 1) ou deux ailes de bordures 19a (figure 3) qui s'enfoncent avec la queue 10 elle-même dans un trou conformé à cet effet.

Dans un exemple particulier de réalisation, la longueur du microcontact est d'environ 8 mm, et la hauteur de la queue d'enfichage est de 2,6 mm.

Lorsqu'un contact 3 est enfiché dans un trou 7 du circuit imprimé, sa base 12 est en appui sur la plaque 2, et le patin 18 à l'extrémité des pattes 14 se trouve en face des pistes du circuit ou appuie élastiquement sur une piste respective 5 du circuit imprimé 2. En revanche, la patte centrale 13 maintient les patins d'extrémité 16 à une faible distance audessus d'une piste respective 5 du circuit imprimé 2.

La membrane 4, par exemple en caoutchouc de silicone, est moulée d'une seule pièce et elle forme d'une part l'étanchéité du circuit imprimé, particulièrement nécessaire dans les environnements poussiéreux auxquels peuvent être soumis les dispositifs équipés des contacts de l'invention, dans le domaine automobile. D'autre part, la membrane 4 est conformée par moulage de manière à former des pièces à effet tactile pour la commande des microcontacts, par exemple sous forme de dômes 20 destinés à coopérer par une saillie située sous le dôme avec la patte centrale
13 d'un microcontact 3 (une saillie similaire 23'ou 23"est représentée sous les dômes 20', 20"des figues 4 et 6). Une pression sur le dôme 20 permet d'abaisser la patte centrale 13 et de mettre en contact les deux patins 16 avec une piste respective 5 du circuit imprimé. Un tel contact est de type élastique et glissé, le patin 16 subissant une légère translation sur la piste pendant que l'enfoncement de la patte 13 se poursuit. Dans le même temps, l'enfoncement de la patte 13 provoque un couple qui se transmet aux pattes

latérales 14 et, soit met en contact le patin 18 sur les pistes 5, soit augmente légèrement la pression de leur propre patin 18 sur leur piste (avec aussi le cas échéant un léger glissement du patin). Le contact est donc parfaitement assuré. Afin d'améliorer la qualité des parties en contact, les extrémités des pattes 13 et 14 peuvent être traitées, par exemple par dorure ; ce traitement réalisé en bande est facile à mettre en oeuvre et peu coûteux parce qu'il n'affecte que l'extrémité de la partie 11.

On n'a représenté que quatre microcontacts sur le circuit imprimé des figures 1 et 2, mais il va de soi que le nombre n'en est pas limité.

Le mode de réalisation des figures 4 à 7 diffère de celui qui vient d'être décrit par la forme du microcontact élastique 3'. Il s'agit encore d'une lame estampée et pliée, supportée par deux queues d'enfichage 10' symétriques de part et d'autre d'une partie en trois-quarts d'anneau extérieur 14'qui présente sous sa face inférieure, tournée vers la plaque 2', deux reliefs de contact 18' (en cuvettes formées par emboutissage) voisins et un troisième relief 18'a diamétralement opposé. Du demi-anneau 14', au voisinage des deux reliefs 18', partent les attaches d'un anneau intérieur 13'.

Sur celui-ci, d'un point diamétralement opposé aux attaches, est issu un doigt 15'terminé par un relief embouti de contact 16' ; un autre relief de contact 16'a est prévu à la base du doigt 15'sur l'anneau intérieur 13'. Le contact 3'présente, en vue latérale, une forme en Z, les deux branches supérieures du Z augmentant la longueur de flexion développée, tout en restant dans une surface projetée sur circuit réduite circulaire et donc compatible avec la géométrie du mode d'actionnement par membrane tactile 20'.

Le contact 3'est enfiché par ses deux queues 10'dans deux trous 7'de la plaque de circuit. Les reliefs 18', 18'a sont en permanence en contact avec la piste circulaire 5'b (ou à faible distance au-dessus de cette piste), tandis que les reliefs 16'sont maintenus à une faible distance audessus de la piste 5'b.

Quand on force vers le bas, à l'aide de la membrane tactile 20'et de la saillie de manoeuvre 23', le doigt 15' (qui comprend à cet effet un plateau central élargi), celui-ci agit en même temps sur l'anneau 13'et au moins l'un des deux reliefs 16'a, 16'vient en contact avec la piste 5'a et établit donc la continuité du circuit entre ces pistes.

On notera que dans ce mode de réalisation, les trous 7'ne sont pas en contact électrique avec les pistes 5'a et 5'b, et que la continuité électrique ne s'établit donc pas au travers des queues d'enfichage, mais exclusivement par les parties 13'-16'du contact.

La figure 7 montre en hachures la zone limitée où il est intéressant d'effectuer un traitement spécial du contact, cette zone couvrant les divers reliefs de contact 16', 16'a, 18', 18'a. La géométrie du contact permet de placer les reliefs de contact dans un rectangle de largeur minimum, réduisant ainsi le coût d'un éventuel traitement de surface (dorure, argenture,...).

Selon le troisième mode de réalisation de l'invention montré sur les figures 8 à 9, l'organe élastique de contact est formé par un fil de ressort formé de manière à dessiner une sorte d'étrier plan terminé par deux queues d'enfichage 10"destinées à s'insérer à force dans des trous 7"de la plaque de circuit imprimé 2". Le fil forme une patte centrale 13"terminée par une partie arquée formant un patin de contact 16"qui peut être manoeuvrée par la saillie 23"prévue sous le dôme 20".

La figure 11 représente un mode de réalisation dans lequel le circuit imprimé 2'porte au moins un microcontact 3'implanté analogue, par exemple, à celui des figures 4 à 7, avec sa queue d'enfichage 10', son anneau intérieur 13'portant le doigt 15'pourvu du relief embouti de contact 16'. Une membrane 4'jouant exclusivement un rôle d'étanchéité recouvre le circuit imprimé 2'en ménageant dans la zone du microcontact 3'une cavité 30 dont la partie supérieure est formée par une partie amincie 31 de la membrane 4', cette partie étant suffisamment mince et souple pour ne conférer sensiblement aucune propriété tactile notable. Tout l'effet tactile est apporté par l'organe de manoeuvre 21 constitué d'un bras 22 terminé par un doigt 23 destiné à appuyer sur la partie amincie 31 de la membrane 4'et, par cet intermédiaire, à appuyer sur le doigt 15'du microcontact 3' ; pendant cette manoeuvre, la partie 31 prend la forme en cuvette représentée en tirets, sans opposer de résistance notable à l'enfoncement. Le bras 22 est solidaire d'un culot 24 monté pivotant sur un axe 27. Le culot 24 contient un piston 25 poussé en permanence par un ressort 26 contre le profil d'une came 28. C'est la coopération entre le piston 25 et la came 28 qui induit un effet tactile lors de la manoeuvre du bras 23.

Claims

REVENDICATIONS 1. Ensemble de microcontact de signal, comportant un élément élastique (3,3', 3") destiné à être placé sur un circuit conducteur et à prendre au moins une position de contact dans laquelle il établit par contact la continuité électrique entre deux points (5) dudit circuit conducteur et une position de non-contact dans laquelle au moins l'un des deux dits points n'est plus en contact avec lui, le passage d'une position à l'autre se faisant dans un sens par l'action d'une pièce de manoeuvre (23,23', 23") venant appuyer sur une zone de l'élément élastique (3,3', 3"), et dans l'autre sens par l'élasticité de l'élément élastique (3, 3', 3"), l'ensemble comportant aussi des moyens d'étanchéité (4,4', 20,20') disposés au- dessus de l'élément élastique (3,3', 3") et des moyens (20,20', 21) pour imposer un effet tactile à la manoeuvre, caractérisé en ce que l'élément élastique (3,3', 3") est agencé pour opposer de lui-même une résistance négligeable à l'action de la pièce de manoeuvre (23,23', 23"), les moyens pour imposer un effet tactile étant totalement disjoints de l'élément élastique (3,3', 3").
2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens tactiles (21) sont constitués par un organe à part entière.
3. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens tactiles (20,20') sont incorporés dans les moyens d'étanchéité (4,4', 20,

20').
4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité sont sous forme d'une membrane étanche présentant un effet tactile.
5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la course entre les deux positions de l'élément élastique (3,3',

3") est très faible, c'est-à-dire par exemple inférieure à 0,5 mm.
6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément élastique (3,3', 3") comporte au moins un ergot (10) de positionnement permettant le positionnement de l'élément sur le circuit.

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7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ergot de positionnement est avantageusement une queue (10) d'enfichage élastique dans le circuit.
8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément élastique (3, 3', 3") comporte une partie en surface (11) globalement comprise dans un volume plat de faible épaisseur, cette partie comprenant au moins un premier contact (16, 16', 16") mobile actionné par la pièce de manoeuvre (23,23', 23"), ce contact mobile coopérant avec un premier point du circuit conducteur.
9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que la partie en surface (11) comprend aussi au moins un second contact (18,18'), mobile ou fixe, destiné à coopérer avec un second point du circuit conducteur.
10. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément élastique (3,3', 3") est un élément globalement plat et globalement parallèle au circuit conducteur, la partie qui comprend le premier contact mobile (16,16', 16"") étant réalisée en porte-à-faux et pouvant être amenée au contact du circuit par flexion/torsion, sous l'effet d'une force faible transversale.
11. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'élément élastique (3,3', 3") est réalisé par estampage et pliage d'une feuille métallique ou par formage d'un fil.
12. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est formé est prévu de former les zones de contact (16,16',

18,18') avec les pistes dans des endroits spécifiques de l'élément élastique (3, 3', 3"), localisés dans une zone géométrique de taille limitée par rapport à l'élément entier.
13. Ensemble selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'un traitement tel qu'une argenture ou une dorure est effectué dans cette zone limitée.
14. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le circuit conducteur est un circuit imprimé comprenant des pistes conductrices (5).