FR3084513A1 - Commutateur a effet tactile a actionneur souple - Google Patents

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Description

ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION
L'invention concerne plus particulièrement un commutateur électrique à effet tactile du type comportant un contact électrique mobile formant organe de déclenchement, par exemple en forme générale de dôme, sur lequel agit directement un corps d’actionnement en matériau élastique en une seule pièce.
De manière connue, le corps d’actionnement en matériau élastique, par exemple en une seule pièce, est agencé dans un boîtier du commutateur, et il comporte une partie centrale comportant une portion inférieure d'appui qui est orientée vers le bas en direction de la portion mobile en vis-à-vis du contact électrique mobile, et une portion supérieure de réception d’un effort d'actionnement qui est agencée pour recevoir un effort orienté globalement verticalement vers le bas.
L’effort peut être appliqué directement sur une face d’extrémité libre supérieure de ladite portion supérieure qui fait saillie verticalement vers le haut hors du boîtier.
L’effort peut aussi être appliqué indirectement sur la face d’extrémité libre supérieure de ladite portion supérieure, par l’intermédiaire d’un bouton poussoir - par exemple réalisé en matériau rigide - qui est agencé à l’intérieur du boîtier, au-dessus de la portion supérieure, et qui qui fait saillie verticalement vers le haut hors du boîtier.
La portion inférieure d'appui de la partie centrale qui est orientée vers le bas en direction de la portion mobile en vis-à-vis du contact électrique mobile peut être en appui axial permanent sans jeu - sur la portion mobile en vis-à-vis du contact électrique mobile.
A l’état de repos du commutateur (sans effort d’actionnement exercé par un utilisateur) - la portion inférieure d'appui de la partie centrale qui est orientée vers le bas peut - en variante - s’étendre en regard de la portion mobile en vis-à-vis du contact électrique mobile avec un jeu axial définissant une précourse d’actionnement.
Le corps d’actionnement comporte aussi une partie périphérique, reliée à sa partie centrale, qui supporte le corps d’actionnement élastique par rapport au boîtier.
Dans un tel type de commutateur, le contact électrique mobile comporte une portion périphérique annulaire, circulaire ou non, qui est en appui axial vers le bas contre une portion en visà-vis d’une surface de fond d’une partie d’embase du boîtier du commutateur en établissant un contact électrique avec au moins un contact électrique fixe agencé en vis-à-vis dans le fond de l’embase du boîtier.
Afin de maintenir cette portion périphérique du contact électrique mobile en appui axial vers le bas, le corps d’actionnement en matériau élastique comporte une partie intermédiaire radialement entre sa partie centrale et sa partie périphérique - de maintien de la portion périphérique du contact électrique mobile en appui axial sur ladite portion en vis-à-vis de ladite surface.
De manière connue, cette partie intermédiaire se présente sous la forme d’un anneau ou d’une lèvre annulaire continue ou quasi continue.
L’invention vise à améliorer les conditions de fonctionnement d’un tel commutateur, et notamment à réduire ses bruits de fonctionnement, notamment lors de son actionnement.
BREF RESUME DE L'INVENTION
L'invention propose un commutateur électrique à effet tactile et à actionnement axial comportant :
- un boîtier réalisé en matériau isolant comportant une embase inférieure délimitant un logement ouvert verticalement vers le haut, et un couvercle ou un capot supérieur ;
- une pluralité de contacts électriques fixes indépendants qui sont disposés dans une surface de ladite embase qui est orientée verticalement vers le haut, et qui comportent au moins :
-- un premier contact électrique fixe périphérique ; et
-- un deuxième contact électrique fixe central ;
- au moins un contact électrique mobile déformable élastiquement qui est agencé au-dessus de ladite surface de l'embase, et qui comporte :
-- une portion périphérique qui est en appui sur une portion en vis-à-vis de ladite surface et qui est en contact électrique avec le premier contact électrique fixe ;
-- et une portion centrale mobile, verticalement vers le bas, en direction du deuxième contact électrique fixe ;
- un corps d'actionnement en matériau élastique qui est agencé dans le boîtier, et qui comporte :
une partie périphérique supportant le corps d'actionnement élastique par rapport au boîtier ;
-- une partie centrale d’actionnement qui est reliée à la partie périphérique et qui est orientée vers le bas en direction de la portion centrale mobile du contact électrique mobile ;
-- une partie intermédiaire de maintien de la portion périphérique du contact électrique mobile en appui axial sur ladite portion en vis-à-vis de ladite surface, caractérisé en ce que ladite partie intermédiaire du corps d’actionnement est en appui axial ponctuel, en au moins deux points d’appui, sur des zones en vis-à-vis de la face supérieure du contact électrique mobile.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- ladite partie intermédiaire du corps d’actionnement comporte au moins deux pieds d’appui qui s’étendent axialement vers le bas et qui coopèrent, directement ou indirectement, avec des zones en vis-à-vis de la face supérieure du contact électrique mobile ;
- ladite portion périphérique du contact électrique mobile est délimitée par une face annulaire inférieure plane qui est en en appui axial sur ladite portion en vis-à-vis de ladite surface ;
- ladite portion périphérique du contact électrique mobile est délimitée par une face supérieure plane sur des portions de laquelle ladite partie intermédiaire du corps d’actionnement est en appui axial ponctuel, en au moins deux points d’appui ;
- le contact électrique mobile comporte au moins une patte latérale de contact électrique qui s’étend radialement vers l’extérieur depuis ladite portion périphérique du contact électrique mobile ;
- le contact électrique mobile présente une forme générale en étoile qui comporte une pluralité de branches qui s’étendent radialement depuis une partie centrale mobile, et dont les extrémités libres constituent ladite portion périphérique du contact électrique mobile qui est en appui sur une portion en vis-à-vis de ladite surface et qui est en contact électrique avec ledit premier contact électrique fixe ;
- chaque pied d’appui de la partie intermédiaire du corps d’actionnement coopère avec une zone en vis-à-vis d’une branche associée du contact électrique mobile en forme générale d’étoile ;
- la partie centrale d’actionnement du corps d’actionnement comporte une portion inférieure d’actionnement du contact électrique mobile ;
- la partie centrale d’actionnement du corps d'actionnement comporte une portion supérieure de réception d’un effort d'actionnement qui est agencée pour recevoir un effort orienté globalement verticalement vers le bas ;
- la partie périphérique du corps d'actionnement comporte une lèvre périphérique annulaire qui est montée serrée axialement de manière étanche entre des portions opposées et en vis-à-vis de l'embase inférieure et du couvercle ou du capot supérieur respectivement ;
l'embase inférieure comporte des éléments de positionnement et de maintien qui coopèrent avec la lèvre périphérique annulaire de la partie périphérique du corps d'actionnement ;
- le corps d'actionnement est rappelé élastiquement vers le haut par le contact électrique mobile déformable élastiquement qui est en appui élastique permanent contre la portion inférieure d’actionnement du contact électrique mobile de la partie centrale du corps d'actionnement ;
- le contact mobile est agencé de façon que :
* dans un état normal de repos, la portion centrale mobile du contact électrique mobile est espacée dudit contact électrique central fixe ;
* lorsque le contact mobile est soumis à un effort d'actionnement d'une valeur prédéterminée verticalement vers le bas, la portion centrale mobile du contact électrique mobile est en contact avec le deuxième contact électrique fixe, de façon à relier électriquement les premier et deuxième contacts électriques fixes ;
- que le corps d’actionnement est réalisé par moulage dans un matériau élastomère à base de silicone.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront 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 premier mode de réalisation d'un commutateur électrique selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue en perspective éclatée des différents composants constitutifs du commutateur électrique illustré à la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en perspective éclatée analogue à celle de la figure 2, selon un autre angle de vue ;
- la figure 4 est une vue de dessus de la partie inférieure formant embase du boîtier du commutateur électrique de la figure 1 ;
- la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4 sur laquelle on a représenté le contact électrique mobile en position montée dans l'embase illustrée à la figure 4 ;
- la figure 6 est une vue de dessus qui illustre les éléments de contact électrique fixes intégrés à l’embase illustrée à la figure 4 ;
- la figure 7 vue en perspective de détail de l’embase illustrée à la figure 4, qui est représentée en coupe selon le plan 7-7 de la figure 4 ;
- la figure 8 vue en perspective de détail du corps d’actionnement illustré aux figures 2 et 3, qui est représenté en coupe selon le plan 10-10 de la figure 9 ;
- la figure 9 vue de dessous du corps d’actionnement illustré aux figures 2, 3 et 8 ;
- la figure 10 est une vue du corps d’actionnement illustré à la figure 9, qui est représenté en coupe selon le plan 10-10 de la figure 9 ;
- la figure 11 est une vue en perspective de dessus de l’embase inférieure du boîtier avec le contact mobile et le corps d’actionnement en place dans l’embase, ce dernier étant représenté en coupe par un plan horizontal passant par les quatre pieds d’appui du corps d’actionnement sur le contact électrique mobile ;
- la figure 12 est une vue de dessus du sous ensemble illustré à la figure 11 ;
- la figure 13 est une vue en coupe, selon le plan 13-13 de la figure 12, qui illustre une partie centrale du sous-ensemble illustré aux figures 11 et 12, en association avec le bouton poussoir d’actionnement du commutateur illustré aux figures 1 à 3, ce dernier étant dans son état de repos ;
- les figures 14 et 15 sont des vues analogues à celles des figures 3 et 5 qui représentent une variante du premier mode de réalisation qui diffère par la conception du contact électrique mobile conçu sous la forme d’une étoile à quatre branches ;
- les figures 16, 17 et 18 sont des vues analogues à celles des figures 3, 1 et 10 qui représentent un deuxième mode de réalisation d’un commutateur électrique selon l’invention qui diffère du premier mode de réalisation notamment par la conception du corps d’actionnement en une seule pièce formant bouton poussoir d’actionnement du commutateur ;
- les figures 19 et 20 sont des vues analogues à celles des figures 1 et 2 qui représentent un troisième mode de réalisation d’un commutateur électrique selon l’invention qui diffère du premier mode de réalisation notamment par la conception du corps d’actionnement en une seule pièce formant bouton poussoir d’actionnement du commutateur ;
- la figure 21 est une vue de détail en perspective et en coupe par un plan axial qui illustre la coopération entre le corps d’actionnement et le capot supérieur du boîtier du commutateur illustré aux figures 19 et 20 ; et
- la figure 22 est une demi-vue schématique en coupe par un plan axial du commutateur illustré aux figures 19 et 20.
DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES
Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront désignés par des mêmes références.
Dans la suite de la description, on adoptera de manière non limitative des orientations longitudinale, verticale et transversale indiquées par le trièdre L,V,T des figures. On définit aussi un plan horizontal qui s'étend longitudinalement et transversalement.
L’axe général et central A du commutateur est parallèle à la direction verticale V et il est orienté du bas vers le haut.
L’effort F d’actionnement du commutateur est orienté globalement verticalement du haut vers le bas.
PREMIER MODE DE REALISATION (FIGURES 1 A 13)
On a représenté notamment aux figures 1 à 13, un commutateur électrique 10 constitué essentiellement, verticalement de bas en haut, d'une embase inférieure 12, d'un contact électrique mobile 14, d'un corps d’actionnement 16, d'un bouton poussoir supérieur d’actionnement 18, et d’un capot ou couvercle supérieur 1 9.
L’embase inférieure 12 et le couvercle supérieur 19 forment le boîtier du commutateur électrique 10.
Ces composants sont empilés verticalement selon l’axe central A vertical du commutateur.
A titre non limitatif, la partie inférieure formant embase 12 est ici de forme parallélépipédique carré.
De même que le couvercle 19, l’embase inférieure 12 est réalisée en un ou plusieurs matériau(x) plastiques isolant de l'électricité.
L’embase 12 est délimitée vers le bas par une face inférieure horizontale 11.
L'embase 12 délimite un logement interne 20 qui est ouvert verticalement vers le haut et qui débouche dans une face supérieure annulaire plane horizontale 22 de l'embase 12.
Comme on peut le voir notamment à la figure 7, le logement 20 est délimité par une surface annulaire horizontale de fond 24 dans laquelle sont agencés, de manière fixe, un premier contact latéral ou périphérique 26 et un deuxième contact central 28, et par une autre surface annulaire périphérique intermédiaire 23 située plus haut.
Le premier contact électrique périphérique fixe 26 est en forme d’une bande conductrice annulaire qui s’étend ici sur un demi-cercle et qui comporte deux pattes radiales 27 réparties à 90 degrés d’angle, chacune en regard d’un angle de l’embase inférieure 12.
Le deuxième contact électrique central fixe 28 se présente sous la forme d’une pastille centrale conductrice qui s’étend en relief au-dessus du fond du logement interne 20 et qui est ici délimité par une face supérieure annulaire de contact 29 qui, comme on peut notamment le voir aux figures 7 et 13 s’étend dans un plan horizontal qui est légèrement décalé axialement vers le bas par rapport au plan de la face supérieure conductrice 25 du premier contact latéral fixe 26 qui est ici coplanaire à la surface de fond 24.
Les contacts et bornes électriques 26, 28, 30 et 32 appartiennent à deux éléments en matériau conducteur M1, M2 découpés et pliés qui sont noyés par surmoulage dans le matériau isolant de l’embase inférieure 12.
Le premier contact latéral fixe 26 est relié électriquement à des bornes externes 30 de raccordement électrique, tandis que le deuxième contact central fixe 28 est relié à une autre paire de bornes externes de raccordement 32.
La partie la plus inférieure du logement 20 délimitée par la surface 24 est délimitée par une paroi latérale verticale cylindrique concave 24L, tandis que la partie la plus supérieure du logement 20 délimitée par la surface 23 est délimitée par une paroi latérale verticale concave 23L de contour carré parallèle à la paroi latérale externe de l’embase inférieure 12.
Au droit de chacun des quatre angles de l’embase inférieure 12, la paroi latérale 24L comporte un évidement 31.
L'embase inférieure 12 comporte aussi quatre séries de paires de plots verticaux 34 qui s’étendent verticalement en saillie vers le haut au-dessus du plan de la surface annulaire 23 et qui, deux à deux, sont adjacents à un évidement 31.
Chaque plot 34 est délimité par une paroi externe verticale plane 35.
Le contact électrique central dit contact mobile 14 est un organe de déclenchement déformable élastiquement.
Dans ce mode de réalisation, le contact électrique 14 est en forme de dôme bombé avec sa convexité orientée vers le haut, et de contour circulaire.
Le contact électrique mobile 14 est reçu, avec jeu radial, dans la partie du logement 20 délimitée par la surface 24 et la paroi latérale 24L.
Le contact électrique mobile 14 comporte une première portion périphérique ou portion latérale annulaire 36 qui n'est pas mobile au sens de l'invention et qui, par sa face inférieure annulaire circulaire conductrice 38, est en contact électrique permanent avec la face supérieure 25 du contact électrique périphérique fixe 26.
Le contact électrique mobile 14 comporte une deuxième portion centrale 40 qui est déformable élastiquement.
La conception du contact électrique mobile 14 et son agencement dans l'embase inférieure 12 sont tels que, dans son état normal de repos illustré aux figures, la deuxième portion centrale mobile 40 du contact électrique mobile 14 est espacée verticalement selon l'axe A de la face supérieure annulaire 29 du deuxième contact fixe central 28 ; c'est-à-dire que la voie de commutation électrique entre le premier contact fixe latéral 26 et le deuxième contact fixe central 28 n'est pas établie.
Il n'y a alors pas de voie de commutation électrique établie entre les bornes externes 30 et 32.
Au-delà du contour circulaire de sa première portion périphérique ou portion latérale annulaire 36, le contact électrique mobile 14 comporte ici une paire de pattes radiales externes 37 diamétralement opposées qui sont coplanaires entre elles et coplanaires avec la face inférieure annulaire circulaire conductrice 38.
Chacune des deux pattes radiales externes 37 est reçue avec jeu dans un évidement 31 associé.
Ainsi, le contact électrique mobile 14 est globalement immobilisé en rotation par rapport à l’embase inférieure 12, en évitant ainsi l’apparition de phénomènes de micro corrosion locale résultants de frottements sur le contact fixe dus à d’éventuels déplacements en rotation du contact électrique mobile 14.
Celle des deux pattes radiales externes 37 qui est agencée au-dessus d’une des pattes radiales 27 du contact électrique périphérique fixe 26 (dans l’angle inférieur droit de la figure 5), participe aussi à la qualité du contact électrique.
Le contact électrique mobile 14 comporte aussi une portion centrale 40 qui est apte à recevoir un effort d’actionnement, orienté verticalement de haut en bas, pour provoquer une déformation élastique du contact électrique mobile 14 et, de manière connue, son changement d’état en vue d’amener la face inférieure conductrice de la portion centrale 40 en contact électrique avec le contact fixe central 28.
Le corps d'actionnement 16 est ici un composant réalisé en une seule pièce en un matériau déformable élastiquement tel qu'un matériau élastomère ou un caoutchouc naturel ou synthétique.
Dans ce premier mode de réalisation, le corps d’actionnement 16 se présente sous la forme générale d’une plaque qui s’étend dans un plan horizontal.
Le corps d’actionnement 16 comporte une partie latérale ou partie périphérique 42, une partie centrale d’actionnement 44 et une partie intermédiaire 46 qui relie entre elles la partie périphérique 42 et la partie centrale d’actionnement 44.
Le corps d’actionnement 16 est de forme générale externe carrée et il est dimensionné de manière à pouvoir être reçu dans le logement 20 de l’embase inférieure 12.
Plus précisément, le corps d’actionnement 16 est reçu dans la partie supérieure du logement 20 qui est délimitée verticalement vers le bas par la surface annulaire 23, et latéralement par la paroi latérale 23L.
À cet effet, la partie périphérique 42 est délimitée latéralement vers l’extérieur par une paroi latérale verticale 48 de contour carré complémentaire de celui de la paroi latérale 23L de manière à être reçue avec un léger jeu radial.
La partie périphérique 42 est délimitée verticalement vers le haut par une surface plane horizontale 50, tandis qu’elle comporte à sa partie basse une lèvre périphérique inférieure 52 de profil triangulaire qui, en position montée du corps d’actionnement 16 dans l’embase inférieure 12, est en appui contre la surface annulaire 23.
Le dimensionnement et le positionnement de la lèvre périphérique inférieure 52 sont tels que, lors de la mise en place du corps d’actionnement 16 dans l’embase inférieure 12, puis lors de son serrage axial par le couvercle 19, elle coopère avec les plots 34 pour la positionner, la maintenir et/ou éviter des déformations non souhaitées de cette partie périphérique 42 du corps d’actionnement 16 qui assure à la fois son support par rapport au à l’embase inférieure 12 et l’étanchéité de la partie du logement 20 qui est située en dessous du corps d’actionnement 16 et dans laquelle sont situés les contacts électriques fixe 28 et 26, et le contact électrique mobile 14.
Sous la face inférieure 47 de sa portion intermédiaire 46, le corps d’actionnement 16 comporte, ici à titre d’exemple non limitatif, quatre pieds 56 dont chacun s’étend globalement vers le bas et dont chacun est délimité par une arête inférieure 57.
Chacun des quatre pieds 56 est ici agencé au droit d’un angle associé du corps d’actionnement 16 de contour carré.
Les quatre pieds 56 sont agencés sur un même cercle centré sur l’axe central A.
Les quatre arêtes inférieures 57 s’étend sensiblement dans un même plan horizontal qui est décalé verticalement vers le bas par rapport au plan dans lequel s’étend l’arrête inférieure 53 de la lèvre périphérique 52.
En position montée du corps d’actionnement 16 dans l’embase inférieure 12, les quatre pieds 56 s’étendent verticalement vers le bas en dessous du plan de la surface annulaire horizontale 23.
En position montée et assemblée de l’ensemble des composants du commutateur électrique 10, et notamment du corps d’actionnement 16 logé et serré dans le logement 20 de l’embase inférieure 12, chacun des pieds 56 est dimensionné et positionné de manière à être susceptible d’être en appui ponctuel, ou sensiblement ponctuel, axialement vers le bas sur une zone en vis-à-vis de la face supérieure du contact électrique mobile 14.
Dans le premier mode de réalisation, seulement deux des quatre pieds d’appui 56, diamétralement opposés, sont en appui chacun sur une portion en vis-à-vis du contact électrique mobile qui est ici une patte radiale associée 37 du contact électrique mobile 14.
La partie centrale d’actionnement 44 du corps d’actionnement 16 comporte une portion inférieure d’actionnement 60 qui est délimitée verticalement vers le bas par un disque inférieur central 62 qui est apte à coopérer avec la portion en visà-vis de la face supérieure de la portion centrale 40 du contact électrique mobile 14.
La partie centrale d’actionnement 44 du corps d’actionnement 16 comporte aussi une portion supérieure 64 qui est délimitée verticalement vers le haut par un disque supérieur central 66 qui est apte à recevoir un effort F d’actionnement du commutateur électrique 10 en vue de provoquer le changement d’état du contact électrique mobile 14 pour établir la voie de commutation électrique entre les contacts électriques fixes 26 et 28.
Dans ce premier mode de réalisation, pour appliquer un effort d’actionnement sur la portion supérieure 64 du corps d’actionnement 16, le commutateur électrique 10 comporte un bouton poussoir 18 qui est par exemple réalisé en un matériau rigide n’ont déformable élastiquement lors des manoeuvres d’actionnement du commutateur électrique 10.
Le bouton poussoir 18 est un bouton cylindrique étagé qui comporte un tronçon inférieur 70 qui est délimité axialement vers le bas par un disque central inférieur 72 qui coopère avec le disque supérieur 66 de la partie centrale d’actionnement 60 du corps d’actionnement 16.
Il comporte aussi un tronçon supérieur 74 qui est délimité verticalement vers le haut par une face supérieure annulaire 76 qui est apte à recevoir un effort d’actionnement F.
Le tronçon inférieur 70 et le tronçon supérieur 74 sont délimités axialement l’un par rapport à l’autre par un épaulement 78 orienté verticalement vers le haut.
La position verticale de repos et le centrage radial du bouton poussoir 18 sont assurés par le couvercle capot 19.
Le capot supérieur 19 est ici une pièce métallique ou une pièce moulée en matière plastique rigide.
Le capot supérieur 19 comporte une plaque horizontale inférieure 80 de fixation du capot supérieur 19 sur l’embase inférieure 12 et de serrage axial étanche de la partie périphérique 42 du corps d’actionnement 16.
La plaque inférieure 80 est percée centralement et elle est délimitée verticalement vers le bas par une face inférieure horizontale 82.
Ainsi, le capot supérieur 19 comporte une collerette annulaire inférieure.
Au-dessus de la plaque inférieure 80, le capot supérieur 19 se prolonge axialement vers le haut par un corps cylindrique creux 84 qui est percé centralement par un trou axial débouchant 85 et qui est ici rigidifié par des nervures axiales extérieures 86.
La paroi supérieure 88 du capot supérieur 19 est une paroi annulaire à travers laquelle s’étend axialement le tronçon d’extrémité supérieure libre 72 du bouton poussoir 18. Dans l’état de repos illustré notamment à la figure 1, la face supérieure 74 du bouton poussoir 18 est décalée verticalement vers le haut par rapport à la paroi supérieure 88 du capot supérieur 19.
Pour retenir axialement vers le haut le bouton poussoir 18 et déterminer sa position verticale dans l’état de repos, le corps cylindrique creux 84 du capot supérieur 19 délimite un épaulement radial interne 90 qui constitue la surface de retenue, orientée verticalement vers le bas, qui est apte à coopérer avec l’épaulement en vis-à-vis 78 orienté verticalement vers le haut du bouton poussoir 1 8.
Pour déterminer cette position verticale de repos par appui mutuel des surfaces 78 et 90, et pour éviter les bruits parasites dus aux vibrations auxquelles le commutateur électrique 10 pourrait être soumis, le bouton poussoir 18 doit de préférence être rappelé élastiquement verticalement vers le haut.
Un tel effet ou effort de rappel élastique peut par exemple être assuré par le corps d’actionnement 16 dont l’élasticité propre peut, dans son état de repos, permettre d’appliquer un tel effort de rappel au bouton poussoir 18. Une telle solution peut alors être associée à une conception dans laquelle, dans l’état de repos, il existe un jeu vertical ou axial entre le disque inférieur d’appui 62 de la partie centrale 60 du corps d’actionnement 16 et la portion centrale en vis-à-vis de la face supérieure du contact électrique mobile 14. Ainsi, il est alors possible de disposer d’une pré-course ou course morte d’actionnement avant d’agir effectivement sur le contact électrique mobile 14.
En variante, le rappel élastique verticalement vers le haut du bouton poussoir 18 par l’organe d’actionnement 16 peut aussi est associé à une conception sans course morte dans laquelle le disque inférieur d’appui 62 est toujours en contact avec la portion centrale en vis-à-vis de la face supérieure du contact électrique mobile 14, sans jeu axial, le contact électrique mobile 14 étant alors légèrement comprimé axialement en assurant un rattrapage des jeux axiaux de l’ensemble.
En variante et dans une conception sans course morte d’actionnement, l’effort de rappel élastique du bouton poussoir 18 dans sa position de repos peut être assuré par le contact électrique mobile 14, à travers la partie centrale d’actionnement 44 du corps d’actionnement 16.
Pour l’assemblage et la fixation du capot supérieur 19 sur l’embase inférieure 12, les deux composants sont assemblés selon un plan de joint périphérique annulaire continu P qui correspond au plan de contact des surfaces planes et horizontales annulaires 22 de l’embase inférieure 12 et 82 de la collerette inférieure 80 du capot supérieur 19.
Le plan de joint P s’étend ainsi dans un plan horizontal globalement orthogonal à l’axe A d’actionnement du commutateur électrique 1 0.
Le choix des matériaux constitutifs de l’embase inférieure 12 et du capot supérieur 19 est tel qu’il permet une fixation par soudage au laser ou « soudage laser ».
Grâce à une telle conception et une telle technique d’assemblage et de fixation, le boîtier 12-19 présente une grande rigidité et il ne se déforme pas lorsque le commutateur électrique 10 est par exemple fixé par soudage sur une plaque à circuits imprimés.
Cette technique d’assemblage permet aussi d’assurer une bonne étanchéité au niveau du plan de joint P.
Comme cela sera expliqué plus loin, cette technique permet encore une grande constance et régularité des différentes cotes fonctionnelles internes et externes du commutateur électrique.
La collerette inférieure 80 du capot supérieur 19 s’étend radialement vers l’intérieur bien au-delà de la face supérieure annulaire 22 de l’embase inférieure 20.
Ainsi, en coopération avec la face horizontale supérieure 50 de la partie périphérique 42 du corps d’actionnement 16, la face horizontale inférieure 82 constitue une surface de serrage étanche, par compression axiale, de cette partie périphérique 42 et notamment de la lèvre périphérique 52 contre la surface en visà-vis 23 de l’embase inférieure 12.
En association avec la conception très rigide du couvercle 19, qui résulte notamment de la présence des nervures 86, le soudage laser entre les deux surfaces au niveau du plan de joint P confère à l’ensemble une très grande capacité de résistance en cas de surcharge lors de l’actionnement qui est alors transmise à la paroi supérieure annulaire 88 du capot supérieur 19 et encaissée par le capot supérieur 19 et l’embase inférieure 12, sans déformations ni risque de désolidarisation des deux composants du boîtier.
PREMIER MODE DE REALISATION - VARIANTE DE REALISATION DU CONTACT ELECTRIQUE MOBILE (FIGURES 14 ET 15)
On a représenté aux figures 14 et 15 une variante de réalisation du contact électrique mobile 14.
Tout en assurant la même fonction d’organe de déclenchement et de commutation des contacts électriques fixes 26 et 28, que celle assurée par le contact électrique illustrés aux figures 1 à 13, le contact électrique selon cette variante se présente sous une forme générale d’une étoile à plusieurs branches, ici à quatre branches.
Ainsi, le contact électrique mobile 14 comporte quatre branches 92, réparties angulairement à 90 degrés d’angle et qui s’étendent radialement vers l’extérieur à partir de la partie centrale mobile 40.
Chaque branche s’étend aussi verticalement vers le bas par rapport à la partie centrale mobile 40.
Chaque branche radiale comporte un tronçon d’extrémité libre 94 qui est reçu avec jeu dans un évidement associé 31 de l’embase inférieure 12.
Les quatre tronçons d’extrémité libre sont coplanaires et sont agencés sur un même cercle centré sur l’axe A.
La face inférieure conductrice de chaque tronçon d’extrémité libre 94 est en appui vertical vers le bas sur la surface 24. Deux de ces tronçons d’extrémité libre 94 sont en contact avec la face supérieure conductrice des pattes radiales 27 du contact électrique périphérique fixe 26.
En considérant la figure 15, il s’agit des deux tronçons d’extrémité libre 94 de la partie inférieure de la figure.
Selon cette variante, ce sont les tronçons d’extrémité libre 94 qui sont reçus dans les évidements 31 qui assurent l’immobilisation angulaire du contact électrique mobile 14 autour de l’axe A.
Chacun des pieds 56 d’appui du corps d’actionnement 16 est ici en appui verticalement vers le bas sur une zone d’appui associée en vis-à-vis d’une branche radiale 92.
L’utilisation d’un contact électrique mobile à plusieurs branches selon la variante permet de disposer d’une course d’actionnement-déclenchement plus importante.
DEUXIEME MODE DE REALISATION - (FIGURES 16 A 18)
On décrira ce deuxième mode de réalisation par comparaison avec le premier mode de réalisation illustré aux figures 1 à 13.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le commutateur électrique 10 ne comporte pas de bouton poussoir «rigide» indépendant du corps d’actionnement 16.
A cet effet, c’est la partie centrale 44 du corps d’actionnement 16 qui comporte une portion supérieure 64 qui se présente sous la forme d’un tronçon supérieur qui s’étend axialement vers le haut en saillie au-delà du plan de la face supérieure 50 de la partie périphérique 42.
Le capot 19 est ici de conception simplifiée sous la forme d’une plaque horizontale 80 comportant un trou central 85 et qui est délimitée par sa face inférieure plane 82, qui joue le même rôle et assure les mêmes fonctions que celle de la face inférieure de la collerette 80 du capot 19 du premier mode de réalisation.
Ainsi, le tronçon supérieur 64 de la partie centrale 44 du corps d’actionnement s’étend verticalement au-dessus de la face supérieure 81 du couvercle capot qui fait fonction de bouton poussoir en une seule pièce avec le corps d’actionnement 16.
Le corps d’actionnement 16 en une seule pièce peut être bi-matières ou en deux parties collées et/ou co-moulées etc. Une telle conception peut permettre de réaliser le tronçon supérieur 64 faisant fonction de bouton poussoir avec une rigidité/dureté supérieure à celle du reste du corps d’actionnement 16.
En dehors de la conception de plus grande hauteur de sa portion/tronçon supérieure 64, le corps d’actionnement est en tout point identique, structurellement et fonctionnellement, à celle décrite précédemment en référence au premier mode de réalisation et à sa variante.
De même l’assemblage et la fixation du capot/couvercle supérieur 19 sur l’embase 12 sont aussi assurés par soudage au laser ou « soudage laser >>.
Dans le cadre d’une variante de réalisation non représentée, ce deuxième mode de réalisation peut intégrer un contact électrique mobile à plusieurs branches du type de celui illustré aux figures 14 et 15 et décrit précédemment, en lieu et place du contact électrique mobile illustré à la figure 16.
TROISIEME MODE DE REALISATION - (FIGURES 19 A 22)
Dans ce troisième mode de réalisation - comme dans le précédent - le commutateur électrique 10 ne comporte pas de bouton poussoir « rigide >> indépendant du corps d’actionnement
16.
A cet effet, c’est la partie centrale 44 du corps d’actionnement 16 qui comporte une portion supérieure 64 qui se présente sous la forme d’un tronçon supérieur qui s’étend axialement vers le haut en saillie au-delà du plan de la face supérieure 50 de la partie périphérique 42.
Comme dans le cas du bouton poussoir 18 indépendant du premier mode de réalisation, cette portion supérieure 64 présente une structure étagée avec un tronçon inférieur 64i de plus grand diamètre et un tronçon supérieur de plus petit diamètre 64s qui sont délimités axialement l’un par rapport à l’autre par un épaulement annulaire 178 qui joue le même rôle de surface de butée que l’épaulement 78 du bouton poussoir 18 pour déterminer la position axiale haute de repos du tronçon supérieur 64s d’actionnement par rapport au capot 19 et au boîtier 12-19.
La conception générale du capot supérieur est identique à celle du capot supérieur 19 du commutateur électrique selon le premier mode de réalisation.
Le capot supérieur 19 comporte notamment un trou central débouchant 85 pour le passage du tronçon supérieur 64s.
Pour retenir axialement vers le haut le tronçon supérieur 64s de la partie centrale 44 du corps d’actionnement 16 et déterminer sa position verticale dans l’état de repos, le corps cylindrique creux 84 du capot supérieur 19 délimite un épaulement radial interne 90 - orienté verticalement vers le bas qui constitue la surface de retenue qui est apte à coopérer avec l’épaulement en vis-à-vis 178 orienté verticalement vers le haut du tronçon supérieur 64s.
L’épaulement 90 est ici constitué par la face annulaire inférieure interne de la paroi supérieure 88 du capot supérieur 19.
Pour déterminer la position verticale précise de repos par appui mutuel des surfaces 178 et 90, et pour éviter les bruits parasites dus aux vibrations auxquelles le commutateur électrique 10 pourrait être soumis, la portion centrale 44 du corps d’actionnement doit être rappelée élastiquement verticalement vers le haut.
Un tel effet ou effort de rappel élastique peut par exemple être assuré par le corps d’actionnement 16 dont l’élasticité propre peut, dans son état de repos, permettre d’appliquer un tel effort de rappel à sa partie centrale 44. Une telle solution peut alors être associée à une conception dans laquelle, dans l’état de repos, il existe un jeu vertical ou axial entre le disque inférieur d’appui 62 de la partie centrale 60 du corps d’actionnement 16 et la portion centrale en vis-à-vis de la face supérieure du contact électrique mobile 14. Ainsi, il est alors possible de disposer d’une pré-course ou course morte d’actionnement avant d’agir effectivement sur le contact électrique mobile 14.
En variante, le rappel élastique verticalement vers le haut de la partie centrale 44 de l’organe d’actionnement 16 peut aussi est associé à une conception sans course morte dans laquelle le disque inférieur d’appui 62 est toujours en contact avec la portion centrale en vis-à-vis de la face supérieure du contact électrique mobile 14, sans jeu axial, le contact électrique mobile 14 étant alors légèrement comprimé axialement en assurant un rattrapage des jeux axiaux de l’ensemble.
En variante et dans une conception sans course morte d’actionnement, l’effort de rappel élastique peut être assuré par le contact électrique mobile 14 agissant directement et en permanence sur la partie centrale d’actionnement 44 du corps d’actionnement 16.
En dehors de la conception de plus grande hauteur étagée de sa portion/tronçon supérieure 64, le corps d’actionnement est en tous points identique, structurellement et fonctionnellement, à celle décrite précédemment en référence au premier mode de réalisation et à sa variante.
De même l’assemblage et la fixation du capot/couvercle supérieur 19 sur l’embase 12 sont aussi assurés par soudage au laser ou « soudage laser >>.
Dans le cadre d’une variante de réalisation non représentée, ce troisième mode de réalisation peut intégrer un contact électrique mobile à plusieurs branches du type de celui illustré aux figures 14 et 15 et décrit précédemment, en lieu et place du contact électrique mobile illustré à la figure 20.
Sur la représentation schématique de la figure 21, on a illustré la maîtrise des cotes dimensionnelles selon l’axe vertical qui résulte de la conception selon le troisième mode de réalisation.
Ainsi, dans l’état de repos du commutateur électrique 10 dans lequel, en l’absence d’effort d’actionnement exercé sur la face supérieure 66 du corps d’actionnement :
- la face supérieure 66 du corps d’actionnement est à une cote précise et déterminée « C4 »de la face inférieure 11 du boîtier 12-19 du fait de la coopération des surfaces 90 et 178 ;
- la face supérieure 66 du corps d’actionnement est à une cote précise et déterminée « C3 »de la surface de retenue 90 formée dans le capot supérieur 19 ;
- la surface de retenue 90 formée dans le capot supérieur 19 est à une cote précise « C2 » par rapport à la face inférieure 82 du capot supérieur 19 ;
- le plan de joint « P » des surfaces inférieure 82 du capot supérieur 19 et supérieure 22 de l’embase inférieure 12 est à une cote précise « C1 » de la face inférieure 11 de l’embase inférieure 12.
Comme indiqué précédemment, la très grande rigidité des composants du boîtier et le soudage par laser permet de garantir la constance de ces différentes cotes fonctionnelles, et notamment des cotes « C2 » et « C4 ».
Quel que soit le mode de réalisation considéré et à titre de variante non représentée, les appuis ponctuels peuvent être réalisés à la faveur de portions en saillie ou en relief formées sure des zones de la face supérieure du contact électrique mobile.
L’invention n’est pas limitée à un corps d’actionnement de forme générale externe carrée. Par exemple, la partie périphérique peut être délimitée latéralement vers l’extérieur par une paroi latérale verticale de contour cylindrique circulaire 5 complémentaire de celui concave de la paroi latérale de manière à être reçue avec un léger jeu radial.
En variante non représentée, en position montée et assemblée de l’ensemble des composants du commutateur électrique, et notamment du corps d’actionnement logé et serré 10 dans le logement de l’embase inférieure, chacun des pieds peut être positionné radialement de manière à être susceptible d’être en appui ponctuel, ou sensiblement ponctuel, axialement vers le bas sur une zone en vis-à-vis de la périphérie de la face supérieure du contact électrique mobile, l’ensemble des pieds 15 étant par exemple agencés sensiblement sur un même cercle.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS
    1. Commutateur électrique (10) à effet tactile et à actionnement axial comportant :
    - un boîtier (12, 19) réalisé en matériau isolant comportant une embase inférieure (12) délimitant un logement (20) ouvert verticalement vers le haut, et un couvercle ou un capot supérieur (19) ;
    - une pluralité de contacts électriques fixes indépendants qui sont disposés dans une surface (24) de ladite embase (12) qui est orientée verticalement vers le haut, et qui comportent au moins :
    -- un premier contact électrique fixe (26) périphérique ; et
    -- un deuxième contact électrique fixe (28, 29) central ;
    - au moins un contact électrique mobile (14) déformable élastiquement qui est agencé au-dessus de ladite surface (24) de l'embase (12), et qui comporte :
    -- une portion périphérique (36, 37, 38) qui est en appui sur une portion (27) en vis-à-vis de ladite surface (24) et qui est en contact électrique avec le premier contact électrique fixe (26, 27) ;
    -- et une portion centrale (40) mobile, verticalement vers le bas, en direction du deuxième contact électrique fixe (28, 29) ;
    - un corps d’actionnement en matériau élastique (16) qui est agencé dans le boîtier (12, 19), et qui comporte :
    -- une partie périphérique (42) supportant le corps d’actionnement élastique (16) par rapport au boîtier (12, 19) ;
    -- une partie centrale d’actionnement (44) qui est reliée à la partie périphérique (42) et qui est orientée vers le bas en direction de la portion centrale mobile (40) du contact électrique mobile (14) ;
    -- une partie intermédiaire (46) de maintien de la portion périphérique (36, 38) du contact électrique mobile (14) en appui axial sur ladite portion en vis-à-vis de ladite surface (24), caractérisé en ce que ladite partie intermédiaire (46) du corps d’actionnement (16) est en appui axial ponctuel, en au moins deux points d’appui, sur des zones en vis-à-vis de la face supérieure du contact électrique mobile (14).
  2. 2. Commutateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie intermédiaire (46) du corps d’actionnement (16) comporte au moins deux pieds d’appui (56) qui s’étendent axialement vers le bas et qui coopèrent, directement ou indirectement, avec des zones en vis-à-vis de la face supérieure du contact électrique mobile (14).
  3. 3. Commutateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite portion périphérique (36, 38) du contact électrique mobile (14) est délimitée par une face annulaire inférieure plane (38) qui est en en appui axial sur ladite portion en vis-à-vis de ladite surface.
  4. 4. Commutateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite portion périphérique (36, 38) du contact électrique mobile (14) est délimitée par une face supérieure plane sur des portions (37) de laquelle ladite partie intermédiaire (46) du corps d’actionnement (16) est en appui axial ponctuel, en au moins deux points d’appui.
  5. 5. Commutateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact électrique mobile (14) comporte au moins une patte latérale (37) de contact électrique qui s’étend radialement vers l’extérieur depuis ladite portion périphérique (36, 38) du contact électrique mobile (14).
  6. 6. Commutateur électrique selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le contact électrique mobile (14) présente une forme générale en étoile qui comporte une pluralité de branches (92) qui s’étendent radialement depuis une partie centrale mobile (40), et dont les extrémités libres (94) constituent ladite portion périphérique du contact électrique mobile (14) qui est en appui sur une portion en vis-à-vis de ladite surface (24) et qui est en contact électrique avec ledit premier contact électrique fixe (26, 27).
  7. 7. Commutateur électrique selon la revendication 6 prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce que chaque pied d’appui (56) de la partie intermédiaire (46) du corps d’actionnement (16) coopère avec une zone en vis-à-vis d’une branche associée (92) du contact électrique mobile (14) en forme générale d’étoile.
  8. 8. Commutateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie centrale d’actionnement (44) du corps d'actionnement (16) comporte une portion inférieure (60) d’actionnement du contact électrique mobile (14).
  9. 9. Commutateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce en ce que la partie centrale d’actionnement (44) du corps d'actionnement (16) comporte une portion supérieure (64, 66) de réception d’un effort (F) d'actionnement qui est agencée pour recevoir un effort orienté globalement verticalement vers le bas.
  10. 10. Commutateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie périphérique (42) du corps d'actionnement (16) comporte une lèvre périphérique annulaire (52) qui est montée serrée axialement de manière étanche entre des portions opposées et en vis-à-vis (22, 82) de l'embase inférieure (12) et du couvercle ou du capot supérieur (19) respectivement.
  11. 11. Commutateur électrique selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'embase inférieure (12) comporte des éléments (34) de positionnement et de maintien qui coopèrent avec la lèvre périphérique annulaire (52) de la partie périphérique (42) du corps d'actionnement (16).
  12. 12. Commutateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps d’actionnement (16) est rappelé élastiquement vers le haut par le contact électrique mobile déformable élastiquement (14) qui est en appui élastique permanent contre la portion inférieure (60, 62) d’actionnement du contact électrique mobile (14) de la partie centrale (44) du corps d’actionnement (1 6).
  13. 13. Commutateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact mobile (14) est agencé de façon que :
    * dans un état normal de repos, la portion centrale mobile (40) du contact électrique mobile (14) est espacée dudit contact électrique central fixe (28, 29) ;
    * lorsque le contact mobile (14) est soumis à un effort d’actionnement (F) d'une valeur prédéterminée verticalement vers le bas, la portion centrale mobile (40) du contact électrique mobile (14) est en contact avec le deuxième contact électrique fixe (28, 29), de façon à relier électriquement les premier (26) et deuxième (28) contacts électriques fixes.
  14. 14. Commutateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps d’actionnement (16) est réalisé par moulage dans un matériau élastomère à base de silicone.
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