WO1980001218A1 - Clavier de commande de dispositifs electriques ou electroniques - Google Patents

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WO1980001218A1
WO1980001218A1 PCT/FR1979/000113 FR7900113W WO8001218A1 WO 1980001218 A1 WO1980001218 A1 WO 1980001218A1 FR 7900113 W FR7900113 W FR 7900113W WO 8001218 A1 WO8001218 A1 WO 8001218A1
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plate
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contacts
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PCT/FR1979/000113
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Inventor
Paulet E Serras
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Serras Paulet Edouard
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/78Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by the contacts or the contact sites
    • H01H13/807Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by the contacts or the contact sites characterised by the spatial arrangement of the contact sites, e.g. superimposed sites
    • HELECTRICITY
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    • H01H13/00Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/702Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard with contacts carried by or formed from layers in a multilayer structure, e.g. membrane switches
    • H01H13/705Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard with contacts carried by or formed from layers in a multilayer structure, e.g. membrane switches characterised by construction, mounting or arrangement of operating parts, e.g. push-buttons or keys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H5/00Snap-action arrangements, i.e. in which during a single opening operation or a single closing operation energy is first stored and then released to produce or assist the contact movement
    • H01H5/02Energy stored by the attraction or repulsion of magnetic parts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2221/00Actuators
    • H01H2221/036Return force
    • H01H2221/04Return force magnetic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2225/00Switch site location
    • H01H2225/01Different switch sites under one actuator in same plane

Definitions

  • the invention generally relates to a keyboard for controlling an electrical or electronic device, of the type comprising a grid or a plate pierced with a multitude of holes in which keys are engaged, which are intended each to control one or multiple electrical contacts when pressed.
  • This new technique although having many advantages compared to the traditional technique, has the disadvantage that the contacts intended to be actuated by the keys when they are pressed, are carried by an independent plate, in general a printed circuit plate, which is arranged under the grid or perforated plate carrying the keys o
  • a keyboard is thus composed of three series of elements : the keys, the grid or perforated plate leaving the keys, and the printed circuit plate carrying the contact or contact elements. switching associated with the keys.
  • the mounting of such a keyboard must be relatively precise, since the printed circuit board carrying the contact elements must be placed under the grid at a predetermined distance from the latter.
  • the object of the present invention is precisely to solve all these problems, while simultaneously avoiding the drawbacks of the known prior techniques.
  • the object of the invention is in particular a keyboard of the monolithic type in which the perforated grid carrying the keys and the plate carrying the contact elements are combined in a single assembly.
  • the invention also relates to an improved keyboard of the aforementioned type, in which the duration of a signal established by pressing a key is much greater than 60% of the total time of operation of the key, and is in certain cases equal to this total maneuver time.
  • the invention therefore provides a keyboard for controlling electrical or electronic devices, comprising a composite grid or plate provided with holes through which extend the rods of keys intended for each to control one or more electrical contacts, which are closed when the key correspondent is in one of his working and rest positions and which are open when the key is in his.
  • said plate or grid comprising means for returning the keys by magnetic attraction, cooperating with elements, such as plates or soft iron washers, integral with the lower ends of the rods of the keys, these elements being disposed under said plate and being normally maintained in contact with the latter by magnetic attraction thereby determining the rest positions of the keys, characterized in that the aforementioned contacts controlled by the keys are at least partly carried by one of the faces of the composite plate and cooperate with closing or opening actuation means associated with the aforementioned keys.
  • a monolithic keyboard is obtained, in which the grid supporting the keys and the plate carrying the contact elements are combined in a single assembly.
  • the contacts are normally closed when the keys are in the rest position, and are open as soon as the keys leave their rest position.
  • a keyboard is thus obtained in which the duration of a signal established by pressing a key is equal to the total time of operation of the key, that is to say the sum of the time of pressing the key and its ascent time.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of a keyboard according to the invention, with normally closed contacts at rest;
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of a second embodiment of a keyboard according to the invention, with sealed contacts normally closed at rest;
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view of a contact element used in the keyboard shown in Figure 2;
  • FIG. 4 is a partial schematic sectional view of a third embodiment of a keyboard according to the invention, with sealed contacts normally open in the rest position;
  • FIG. 5 is a partial schematic sectional view of a fourth embodiment of a keyboard according to the invention, with normally open sealed contacts.
  • FIG. 1 therefore shows a partial schematic view in section of a first embodiment of a keyboard according to the invention.
  • This keyboard essentially comprises a perforated composite plate 10, keys 11 engaged in the holes of the plate or grid 10, and contact elements 12 mounted on the underside of the composite plate 10.
  • the plate 10 can form the front face, or part of the front face of an electric or electronic device, and that it is asso ciée a plurality of keys 11, although only one key has been shown in the drawing.
  • the composite plate 10 comprises a metal upper plate 13, of small thickness, intended to give sufficient rigidity to the plate 10.
  • a plate 14 of magnetic material such as a multipolar magnetic elastomer, the thickness of which is a function of the magnetic attraction or return force which it is desired to exert on the keys.
  • the contact elements 12 are for example metallic or metallized contact pads, generally made of electroconductive material, and which form part of an electroconductive network 15 formed on the underside of a film or of a thin sheet 16 of material insulator, such as plastic material. This film or this thin sheet 16 is fixed, by any suitable means, to the underside of the plate 14 of magnetic elastomer.
  • the film or the thin sheet 16 provided on one face of the electroconductive network 15 and of the contact pads 12, may be a sheet of flexible plastic material, such as that available on the market under the name of "Mylar ", which can be used to make a printed circuit, either by depositing on one face of this sheet an electroconductive ink by screen printing, or by metallizing this face and treating it in a conventional manner.
  • each button 11 includes a head or a capu chon 17, which is mounted, for example by elastic snap-fastening, on the upper end of a rod 18 which extends inside one of the holes 19 formed in the composite plate 10.
  • the rod 18 is secured, for example by snap-fastening, by ultrasonic riveting, or by any other suitable means, to a thin plate or washer 20, for example made of soft iron, or any other material capable of being attracted magnetically by the magnetic elastomer plate 14.
  • the contact pads 12 formed on the thin sheet 16 are arranged in the immediate vicinity of the holes 19, and that corresponding protruding bosses or studs 21 are formed on the facing surface of the plate or washer 20.
  • each key 11 in the normal rest position, each key 11 is in the position shown in FIG. 1, in which the soft iron plate or washer 20 integral with the rod 18 is magnetically attracted by the plate 14 d 'magnetic elastomer, being thus supported on the underside of the thin sheet 16.
  • the bosses or studs 21 of the plate or washer 20 press directly on the contact pads 12 and establish an electrical connection between them .
  • the contacts are therefore normally closed, in the rest positions of the keys 11.
  • the duration of the signal established by pressing the button 11 is equal to the total operating time of the button 11 for its pressing and its ascent to the rest position.
  • the signal corresponds to the opening of contacts 12-21, which are closed when the key is in the rest position.
  • the quality of the signal established by pressing the key 17 is absolutely independent of the quality of the contact between the pads 12 and the pads 21, or of the corresponding contact resistance value, since the establishment of this signal by pressing key 11 corresponds to a contact resistance of infinite value.
  • the upper metal plate 13 is a plate of soft iron or steel of a thickness that can vary between 0.5 and 1.5 mm
  • the plate 14 is a multipolar magnetic elastomer plate of a thickness that can vary from 1 to 2 mm depending on the magnetic attraction force that it is desired to obtain
  • the thin sheet 16 provided with the electroconductive network 15 and the contact pads 12 has a thickness of approximately 1 tenth of a mm
  • the soft iron plate or washer 20 has a thickness of one millimeter
  • the contact pads 12 have a diameter of about 5 mm
  • the stroke of the button 11 is about 3 mm
  • the magnetic attraction force exerted by the plate 14 on the soft iron plate 20 varies between 40 and 150 g depending on whether the thickness of the plate 14 varies between 1 and 2 mm.
  • FIG. 2 there is shown an alternative embodiment of the keyboard according to the invention, which differs from the embodiment of Figure 1 in that the contacts actuated by the keys 11 are completely sealed.
  • the left half-view of FIG. 2 represents the key in the rest position, and the right half-view represents the key in the working position or at the end of the stroke.
  • FIG. 2 comprises, like the previous one, a button 11 comprising a head 17 mounted by any suitable means, for example by elastic snap-fastening, on the upper end of a rod 18 passing freely through a hole 31 in a perforated composite grid or plate 30, the lower end of which is secured to a pu plate 20, for example in soft iron, placed under the composite plate 30 and comprising on its upper face studs or bosses 21
  • the composite plate 30 comprises an upper metal plate 13, a plate 14 for example of multipolar magnetic elastomer, and a thin sheet 16 of insulating material, the lower face of which is provided with an electroconductive network 15 and contact pads 12, as in the embodiment of Figure 1.
  • a new thin sheet of insulating material 32 is attached to the underside of the sheet. thin.16 and on the electroconductive network 15.
  • This thin sheet 32 can also be made of "Mylar” like the thin sheet 16, and it has substantially the same thickness (for example 0.1 mm).
  • the thin sheet 32 is cut, as indicated at 33, at the contact pads 12 of the first thin sheet 16.
  • this thin sheet 32 On the underside of this thin sheet 32 is applied a new thin sheet 34, for example identical to the first thin sheet 16, and the upper face of which also carries an electroconductive network 15 and contact pads 12.
  • the thin sheets 16 , 32, 34 are superimposed so that the contact pads 12 of the two sheets are facing each other, at the cutouts 33 of the intermediate sheet 32.
  • These three sheets can be fixed to each other anyway suitable, for example by gluing, ultrasonic welding, etc.
  • the thin lower sheet 34 is made of flexible plastic, it is understood that it is sufficient made to exert a slight pressure directed upwards on this sheet, at the level of the pad 12, to deform it and bring the pad 12 of the bottom sheet 34 into contact with the pad 12 of the top sheet 16.
  • the sheets 16 and 34 are in "Mylar" and have a thickness of approximately 0.1 mm, it has been found that a force of 5 g exerted on a sheet 16 or 34 makes it possible to ensure the contact of the two pellets 12.
  • the embodiment of the keyboard according to the invention shown in FIG. 2 therefore works as follows: when the key 11 is in the rest position (half-view on the left) the studs or bosses 21 of the washer 20 press on the sheet lower 34, at the level of the pellets 12, with a force which is much greater than the force of 5 g necessary to bring the pellets 12 of the sheets 34 and 16 into contact. When two pellets.12 facing each other are in contact with each other, the corresponding contact intended to be actuated by the button 11 is closed. It suffices to press the key 11 with a force greater than the magnetic attraction force exerted by the elastomer plate 14 on the washer 20, to depress the key.
  • FIG 4 corresponds substantially to that of Figures 2 and 3, and differs in that the contacts, actuated by the keys, are normally open in the rest position of the keys.
  • the composite plate 40 or grid is pierced with two narrow holes 41 by keys, and each key 42 comprises a head 43 suitably mounted on the upper end of two parallel rods 44 passing freely through holes 41. At their lower end, the two rods 44. are integral with a plate or washer 45 of soft iron or any other similar suitable material.
  • the composite plate or grid 40 comprises a thin metal plate 46 on the underside of which is fixed a plate 47 of magnetic material, for example of multipolar magnetic elastomer.
  • a set of. thin sheets 16, 32 and 34 is fixed or placed on the upper face of the metal plate 46, the lower thin sheet 34 being for example fixed on the metal plate 46.
  • two contact pads 12 carried by the sheets 16 and 34 respectively are located between the two rods 44 of the button 42, and the head 43 thereof has, on its underside, a stud or stud 48 projecting downward, provided vertically pastilles 12.
  • the variant embodiment shown in FIG. 5 also relates to a keyboard with normally open contacts, in which the duration of the signal produced by closing the normally open contacts is very little less than the total duration of operation of the key.
  • each key 50 comprises a head 51 suitably mounted on the upper end of a rod 52 and which passes freely in a hole 53 of a composite plate 54, and which is integral with its lower end, of a plate or washer 55 of soft iron or any other similar suitable material, carrying an upper plate 56 of magnetic material, such as an elastomer magnetic multipole.
  • the composite plate 54 comprises a metal plate 57, on the upper face of which is fixed a set of three thin sheets 16, 32 and 34 exactly similar to that shown in FIG. 4. On the upper thin sheet 16 of this set is placed or fixed a metal grid 58, which forms the front face of the keyboard, and which is pierced with orifices having a dimension corresponding substantially to that of the head 51 of the key 50.
  • FIG. 5 differs from that of FIG. 4 in that a hole 59, of relatively small diameter, is formed through the metal plate 57 and the assembly of the three thin sheets 16, 32 and 34, at the contact pads 12 carried by the sheets 16 and 34.
  • a free piston 60 comprising an axial rod 61, a head 62 and a foot 63, is mounted in this hole 59 so that the head 62 rests on the sheet thin upper 16, without exerting pressure on it, when the key is in the rest position, the foot 63 of the free piston 60 then being housed in a cavity 64 formed for this purpose in the metal plate 57.
  • the length of the rod 61 is such that, in this position, the foot 63, which is made of a material such as soft iron, is applied by magnetic attraction to the upper face of the plate 56 of magnetic elastomer.
  • the duration of the signal produced by closing the contact is substantially equal or very slightly less than the total duration of operation of the key 50.
  • the keyboard has a monolithic structure, that is to say that the composite grid comprising the holes through which the keys pass, and the plate or the sheets carrying the contacts intended to be actuated by the keys, form a unitary assembly, which greatly simplifies the manufacture of these keyboards and which reduces their cost price very significantly.
  • the metal plates 13, 40 and 57 have a double role: they serve as a stiffening element giving rigidity to the composite plate thus obtained, and they are always located just above the plates 14, 47 and 56 of magnetic elastomer, which makes it possible to cancel the magnetic field above these plates, and to strengthen it very significantly below these plates.
  • the following forms of magnetic recall are exerted on the keys to bring them back in their rest position or to maintain them in their rest position, are always much greater than the weight of the keys, so that the keyboard according to the invention can withstand significant accelerations and vibrations.
  • the embodiments of the keyboards according to the invention represented in FIGS. 2, 4 and 5 have been subjected to very severe tests. These tests revealed that, after 10 manipulations, these keyboards showed no signs of deterioration or fatigue.

Landscapes

  • Push-Button Switches (AREA)
  • Input From Keyboards Or The Like (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)
  • Lock And Its Accessories (AREA)

Abstract

Le clavier comprend une serie de touches (11), passant dans des trous (19) d'une plaque composite (10), comportant une plaque (14) d'elastomere magnetique multipolaire et une feuille mince inferieure (16) pourvue d'elements de contact (12), qui sont relies entre eux par une plaque de fer doux (20) solidaire de l'extremite inferieure de la tige (18) de chaque touche (11). L'invention concerne les claviers de commande alpha-numeriques et autres.

Description

Titre de l'invention :
CLAVIER DE COMMANDE DE DISPOSITIFS ELECTRIQUES OU ELECTRONIQUES
Domaine Technique : L'invention concerne généralement un clavier de commande d'un dispositif électrique ou électronique, du type comprenant une grille ou une plaque percée d'une multitude de trous dans lesquels des touches sont engagées, qui sont destinées à commander chacune un ou plusieurs contacts électriques lorsqu'elles sont enfoncées.
Technique antérieure : Dans la technologie actuelle, les touches sont en général rappelées dans leur position de repos par des ressorts. L'utilisation de ressorts conduit à de nombreux inconvénients : perte de raideur du ressort, phénomène de fatigue, fréquence de résonance, mauvaise tenue aux vibrations et aux accélérations, sensibilité à la corrosion, phénomène de rebond lors de l'établissement des contacts électriques, etc. On a déjà proposé de supprimer la plupart de ces inconvénients, en remplaçant les ressorts de rappel par des moyens de rappel magnétiques qui sont en partie portés par les touches elles-mêmes et en partie portés ou constitués par la grille ou plaque perforée précitée. Cette technique nouvelle, bien que présentant de nombreux avantages par rapport à la technique traditionnelle, présente cependant l'inconvénient que les contacts destinés à être actionnés par les touches quand elles sont enfoncées, sont portés par une plaque indépendante, en général une plaque de circuit imprimé, qui est disposée sous la grille ou plaque perforée portant les toucheso Un clavier est ainsi composé de trois séries d'éléments : les touches, la grille ou plaque perforée partant les touches, et la plaque de circuit imprimé portant les éléments de contact ou de. commutation associés aux touches. Le montage d'un tel clavier doit être relativement précis, car il faut que la plaque de circuit imprimé portant les éléments de contact soit disposée sous la grille à une distance prédéterminée de celle-ci.
Un autre inconvénient des techniques antérieures connues est que la durée du signal électrique correspondant à la fermeture d'un contact obtenue par enfoncement d'une touche est très brève par rapport au temps total de manoeuvre d'une touche. Mais, pour certaines raisons techniques, et notamment de traitement électroni que de ces signaux, il est souvent demandé que la durée du signal ainsi établi soit au moins égale à 60 % du temps de manoeuvre de la touche.
Exposé de l'invention :
La présente invention a précisément pour but de résoudre tous ces problèmes, en évitant simultanément les inconvénients des techniques antérieures connues.
L'invention a notamment pour but un clavier de type monolithique dans lequel la grille perforée portant les touches et la plaque portant les éléments de contact sont réunies en un seul ensemble. L'invention a également pour objet un clavier perfectionné du type précité, dans, lequel la durée d'un signal établi par enfoncement d'une touche est largement supérieure à 60 % du temps total de manoeuvre de la touche, et est dans certains cas égale à ce temps total de manoeuvre. L'invention propose donc un clavier de commande de dispositifs électriques ou électroniques, comprenant une grille ou plaque composite pourvue de trous à travers lesquels s'étendent les tiges de touches destinées à commander chacune un ou des contacts électriques, qui sont fermés quand la touche correspondante est dans une de ses positions de travail et de repos et qui sont ouverts quand la touche est dans son. autre position, ladite plaque ou grille comprenant des moyens de rappel des touches par attraction magnétique, coopérant avec des éléments, tels que des plaques pu rondelles de fer doux, solidaires des extrémités inférieures des tiges des touches, ces éléments étant disposés sous ladite plaque etétant normalement maintenus au contact de celle-ci par attraction magnétique en déterminant ainsi les positions de repos des touches, caractérisé en ce que les contacts précités commandés par les touches sont au moins en partie portés par l'une des faces de la plaque composite et coopèrent avec des moyens d'actionnement en fermeture ou en ouverture associés aux touches précitées.
Selon cette caractéristique de l'invention, on obtient un clavier monolithique, dans lequel la grille supportant les touches et la plaque portant les éléments de contact sont réunies en un seul ensemble, Selon une autre caractéristique de l'invention, les contacts sont normalement fermés quand les touches sont en position de repos, et sont ouverts dès que les touches quittent leur position de repos.
On obtient ainsi un clavier dans lequel la durée d'un signal établi par enfoncement d'une touche est égale au temps total de manoeuvre de la touche, c'està-dire à la somme du temps d'enfoncement de la touche et de son temps de remontée.
Brève description des dessins : L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant divers modes de réalisation de l'invention et dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un premier mode de réalisation d'un clavier selon l'invention, à contacts normalement fermés au repos ;
- la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un second mode de réalisation d'un clavier selon l'invention, à contacts étanches normalement fermés au repos ; - la figure 3 est une vue agrandie en coupe d'un élément de contact utilisé dans le clavier représenté en figure 2 ;
- la figure 4 est une vue schématique partielle en coupe d'un troisième mode de réalisation d'un clavier selon l'invention, à contacts étanches normalement ouverts en position de repos ; et
- la figure 5 est une vue schématique partielle en coupe d'un quatrième mode de réalisation d'un clavier selon l'invention, à contacts étanches normalement ouverts.
Meilleures manières de réaliser l'invention :
On a donc représenté en figure 1 une vue schématique partielle en coupe d'un premier mode de réalisation d'un clavier selon l'invention. Ce clavier comprend essentiellement une plaque composite 10 perforée, des touches 11 engagées dans les trous de la plaque ou grille 10, et des éléments de contact 12 montés sur la face inférieure de la plaque composite 10.
On comprend que la plaque 10 peut former la face avant, ou une partie de la face avant d'un appareil électrique ou électronique, et qu'elle est asso ciée à une pluralité de touches 11, bien qu'une seule touche ait été représentée sur le dessin.
La plaque composite 10 comprend une plaque supérieure métallique 13, de faible épaisseur, destinée à donner une rigidité, suffisante à la plaque 10. Sur la face inférieure de la plaque métallique 13, qui est réalisée par exemple en fer, en fer doux ou en acier, est collée une plaque 14 de matériau magnétique tel qu'un élastomère magnétique multipolaire, dont l'épaisseur est fonction de la force d'attraction ou de rappel magnétique que l'on désire exercer sur les touches.
Les éléments de contact 12 sont par exemple des pastilles métalliques ou métallisées de contact, réalisées généralement en matériau électroconducteur, et qui font partie d'un réseau électroconducteur 15 formé sur la face inférieure d'un film ou d'une feuille mince 16 de matériau isolant, tel qu'un matériau plastique. Ce film ou cette feuille mince 16 est fixé, par tout moyen approprié, sur la face inférieure de la plaque 14 d'élastomère magnétique.
De façon avantageuse en pratique, le film ou la feuille mince 16 pourvu sur une face du réseau électroconducteur 15 et des pastilles de contact 12, pourra être une feuille de matériau plastique souple, tel que celui disponible sur le marché sous la dénomination de "Mylar", que i'on peut utiliser pour faire un circuit imprimé, soit en déposant sur une face de cette feuille une encre électroconductrice par sérigraphie, soit en métallisant cette face et en la traitant de façon classique.
Bien entendu, le réseau électroconducteur 15 est revêtu, à l'exception des pastilles 12, d'un film ou d'une couche très mince de matière isolante, par exemple d'un vernis isolant. Chaque touche 11 comprend une tête ou un capu chon 17, qui est monté, par exemple par encliquetage élastique, sur l'extrémité supérieure d'une tige 18 qui s'étend à l'intérieur d'un des trous 19 formés dans la plaque composite 10. A son extrémité inférieure, la tige 18 est solidaire, par exemple par encliquetage, par rivetage aux ultrasons, ou par tout autre moyen approprié, d'une plaque ou rondelle mince 20, par exemple en fer doux, ou en tout autre matériau susceptible d'être attiré magnétiquement par la plaque 14 d'élastomère magnétique.
On remarquera que les pastilles de contact 12 formées sur la feuille mince 16, sont disposées au voisinage immédiat des trous 19, et que des bossages ou plots en saillie correspondants 21 sont formés sur la surface en regard de la plaque ou rondelle 20.
Ce clavier fonctionne de la façon suivante : en position normale de repos, chaque touche 11 se trouve dans la position représentée en figure 1, dans laquelle la plaquette ou rondelle de fer doux 20 solidaire de la tige 18 est attirée magnétiquement par la plaque 14 d'élastomère magnétique, en étant appuyée ainsi sur la face inférieure de la feuille mince 16. Dans cette position, les bossages ou plots 21 de la plaque ou rondelle 20 appuient directement sur les pastilles de contact 12 et établissent une liaison électrique entre celles-ci. Les contacts sont donc normalement fermés, dans les positions de repos des touches 11.
Quand un utilisateur appuie sur une touche 11, avec une force supérieure à la force d'attraction magnétique exercée par la plaque d'élastomère 14 sur la rondelle de fer doux 20, la touche 11 s'enfonce jusqu'à ce que le. bord inférieur de sa tête 17 vienne buter sur la plaque métallique supérieure 13. On remarquera que la force d'attraction magnétique agissant sur la plaque ou rondelle 20 diminue au fur et à mesure de l'enfonce ment de la touche, sur toute la longueur de la course de la touche. Cette course est relativement faible, par exemple de l'ordre de 3 mm environ, de sorte que la force d'attraction magnétique exercée par la plaque d'élastomère 14 sur la rondelle 20 est toujours largement supérieure au poids total de la touche 11.
Dès que la touche 11 quitté sa position de repos représentée en figure 1, les plots ou bossages 21 s'écartent des pastilles de contact 12. La résistance du circuit entre les deux pastilles 12 associées devient alors infinie, et reste à une valeur infinie tant que la touche 11 n'a pas retrouvé sa position de repos représentée en figure 1.
On comprend que, de cette façon, la durée du signal établi par enfoncement de la touche 11 est égale au temps total de manoeuvre de la touche 11 pour son enfoncement et sa remontée en position de repos. En effet, le signal correspond à l'ouverture des contacts 12-21, qui sont fermés quand la touche est en position de repos.
On remarquera également que la qualité du signal établi par enfoncement de la touche 17 est absolument indépendante de la qualité du contact entre les pastilles 12 et les plots 21, ou de la valeur de résistance de contact correspondante, étant donné que l'établissement de ce signal par enfoncement de la touche 11 correspond à une résistance de contact de valeur infinie.
On supprime également de cette façon tous les phénomènes de rebond qui pouvaient avoir lieu auparavant au moment de l'établissement du signal par fermeture de deux contacts.
Afin de fixer les idées, on précisera, à titre d'exemple non limitatif, que la plaque métallique supérieure 13 est une plaque de fer doux ou d'acier d'une épaisseur pouvant varier entre 0, 5 et 1 , 5 mm, que la plaque 14 est une plaque d ' élastomère magnétique multipolaire d'Une épaisseur pouvant varier de 1 à 2 mm selon la force d 'attraction magnétique que l' on désire obtenir , que la feuille mince 16 pourvue du réseau électroconducteur 15 et des pastilles de contact 12 a une épaisseur d ' environ 1 dixième de mm, la plaque ou rondelle de fer doux 20 a une épaisseur d 'un millimètre , les pastilles de contact 12 ont un diamètre de 5 mm environs la course de la touche 11 est de 3 mm environ, la force d 'attraction magnétique exercée par la plaque 14 sur la plaque de fer doux 20 varie entre 40 et 150 g selon que l ' épaisseur de la plaque 14 varie entre 1 et 2 mm. Dans tous les cas , la force d 'attraction magnétique exercée par la plaque d ' élastomère 14 sur la rondelle 20 est très supérieure au poids total de la touche 11 et permet de résister à des accélérations largement supérieures à 10 g. En figure 2, on a représenté une variante de réalisation du clavier selon l' invention, qui diffère du mode de réalisation de la figure 1 en ce que les contacts actionnés par les touches 11 sont complètement étanches . La demi-vue de gauche de la figure 2 représente la touche en position de repos , et la demi-vue de droite représente la touche en position de travail ou en fin de course .
Ce mode de réalisation de la figure 2 comprend comme le précédent , une touche 11 comprenant une tête 17 montée par tout moyen approprié , par exemple par encliquetage élastique , sur l' extrémité supérieure d 'une tige 18 passant librement dans un trou 31 d 'une grille ou plaque composite perforée 30, et dont l ' extrémité inférieure est solidaire d 'une plaque pu rondelle 20 , par exemple en fer doux, disposée sous la plaque composite 30 et comprenant sur sa face supérieure des plots ou bossages 21
La plaque composite 30 comprend une plaque métallique supérieure 13, une plaque 14 par exemple d'élastomère magnétique multipolaire, et une feuille mince 16 de matière isolante dont la face inférieure est pourvue d'un réseau electroconducteur 15 et de pastilles de contact 12, comme dans le mode de réalisation de la figure 1.
A la différence du mode de réalisation de la figure 1, et comme on le voit mieux en figure 3, une nouvelle feuille mince de matière isolante 32 est fixée sur la face inférieurs de la feuilie. mince.16 et sur le réseau electroconducteur 15. Cette feuille mince 32 peut également être en "Mylar" comme la feuille mince 16, et elle a sensiblement la même épaisseur (par exemple 0,1 mm). La feuille mince 32 est découpée, comme indiquée en 33, au niveau des pastilles de contact 12 de la première feuille mince 16.
Sur la face inférieure de cette feuille mince 32 est appliquée, une nouvelle feuille mince 34, par exemple identique à la première feuille mince 16, et dont la face supérieure porte également un réseau électroconducteur 15 et des pastilles de contact 12. Les feuilles minces 16, 32, 34 sont superposées de telle sorte que les pastilles de contact 12 des deux feuilles soient en regard les unes des autres, au niveau des découpes 33 de la feuille intermédiaire 32. Ces trois feuilles peuvent être fixées les unes aux autres de toute façon appropriée, par exemple par collage, par soudure par ultrason, etc..
Etant donné que la feuille inférieure mince 34 est en matière plastique souple, on comprend qu'il suf fit d'exercer une légère pression dirigée vers le haut sur cette feuille, au niveau de la pastille 12, pour la déformer et amener la pastille 12 de la feuille inférieure 34 au contact de la pastille 12 de la feuille supérieure 16. Lorsque les feuilles 16 et 34 sont en "Mylar" et ont une épaisseur de 0,1 mm environ, on a constaté qu'une force de 5 g exercée sur une feuille 16 ou 34 permet d'assurer le contact des deux pastilles 12.
Le mode de réalisation du clavier selon l'invention représenté en figure 2 fonctionne donc de la façon suivante : quand la touche 11 est en position de repos (demi-vue en gauche) les plots ou bossages 21 de la rondelle 20 appuient sur ia feuille inférieure 34, au niveau des pastilles 12, avec une force qui est largement supérieure à la force de 5 g nécessaire pour amener en contact les pastilles 12 des feuilles 34 et 16. Lorsque deux pastilles.12 en regard l'une de l'autre sont en contact l'une avec l'autre, le contact correspondant destiné à être actionné par la touche 11 est fermé. Il suffit d'appuyer sur la touche 11 avec une force supérieure à la force d'attraction magnétique exercée par la plaque d'élastomère 14 sur la rondelle 20, pour enfoncer la touche. Dès que la touche 11 quitte sa position de repos, les bossages ou plots 21 cessent d'exercer une pression sur la feuille mince inférieure 34, et celle-ci, en raison de son élasticité, retrouve sa position normale représentée dans la demi-vue de droite en figure 2, et en figure 3. Les pastilles 12 en regard les unes des autrès sont alors séparées et les contacts sont ouverts. Lorsqu'on cesse d'appuyer sur la touche 11, celle-ci revient dans sa position de repos et les contacts sont à nouveau fermés.
On comprend que les contacts ainsi formés par la superposition des trois feuilles 16, 32 et 34 sont par faiternent étanches , et restent étanches pendant toute la durée d 'utilisation du clavier.
Le mode de réalisation représenté en figure 4 correspond sensiblement à celui des figures 2 et 3, et en diffère en ce que les contacts, actionnés par les touches, sont normalement ouverts dans la position de repos des touches .
Dans le mode de réalisation de la figure 4, la plaque composite 40 ou grille est percée de deux trous étroits 41 par touches, et chaque touche 42 comprend une tête 43 montée, de façon appropriée, sur l 'extrémité supérieure de deux tiges parallèles 44 passant librement dans les trous 41 . A leur extrémité inférieure, les deux tiges 44. sont solidaires d 'une plaque ou rondélie 45 de fer doux ou de tout autre matériau analogue approprié .
Comme précédemment , la plaque ou grille composite 40 comprend une plaque métallique mince 46 sur la face inférieure de laquelle est fixée une plaque 47 de matériau magnétique , par exemple d ' élastomère magnétique multipolaire .
Un ensemble de. feuilles minces 16, 32 et 34, exactement semblable à celui représenté dans les figures 2 et 3, est fixé ou posé sur la face supérieure de la plaque métallique 46, la feuille mince inférieure 34 étant par exemple fixée sur la plaqμe métallique 46. Dans l ' exemple représenté en figure 4, deux pastilles de contact 12 portées par les feuilles 16 et 34 respectivement , se trouvent entre les deux tiges 44 de la touche 42, et la tête 43 de celle-ci comporte, sur sa face inférieure, un plot ou un téton 48 en saillie vers le bas, prévu à la verticale des pastilles 12.
On comprend que , quand l'utilisateur appuie sur la touche 42. pour la faire passer de sa position de repos représentée en figure 4 dans la position de travail, le plot ou téton 48 vient appuyer sur la feuille mince supérieure 16 et amène la pastille de contact 12 portée par la feuille 16 en contact avec la pastille 12 portée par la feuille inférieure 34. Quand l'utilisateur cesse d'appuyer sur la touche 42, la force d'attraction magnétique exercée par la plaque d'élastomère 47 sur la plaque ou rondelle de fer doux 45 ramène la touche 42 en position de repos, de sorte que le plot ou téton 48 est alors écarté de la feuille mince supérieure 16, et que celle-ci retrouve, par élasticité, sa position normale représentée en figure 4, dans laquelle les deux pastilles de contact 12 sont séparées l'une de l'autre. On comprend que,, dans cette variante de réalisation, l'ensemble des trois feuilles minces 16, 32 et 34, qui sont montées sur la face supérieure de la plaque métallique 46, peut être protégé des chocs extérieurs par une grille, non représentée sur le dessin, entourant les têtes 43 des touches 42, et formant la face avant du clavier.
La variante de réalisation représentée en figure 5 concerne également un clavier à contacts normalement ouverts aurepos, dans lequel la durée du signal produit par fermeture des contacts normalement ouverts est de très peu inférieure à la durée totale de manoeuvre de la touche.
Dans ce mode de réalisation, chaque touche 50 comprend une tête 51 montée, de façon appropriée, sur l'extrémité supérieure d'une tige 52 et qui passe librement dans un trou 53 d'une plaque composite 54, et qui est solidaire, à son extrémité inférieure, d'une plaquette ou rondelle 55 de fer doux ou de tout autre matériau analogue approprié, portant une plaque supérieure 56 de matériau magnétique, tel qu'un élastomère magnétique multipolaire .
La plaque composite 54 comprend une plaque métallique 57, sur la face supérieure de laquelle est fixé un ensemble de trois feuilles minces 16 , 32 et 34 exactement semblable à celui représenté en figure 4. Sur la feuille mince supérieure 16 de cet ensemble est posée ou fixée une grille métallique 58, qui forme la face avant du clavier, et qui est percée d 'orifices ayant une dimension correspondant sensiblement à celle de la tête 51 de la touche 50.
Le mode de réalisation de la figure 5 diffère de celui de la figure 4 en ce qu 'un trou 59, de diamètre relativement faible , est formé à travers la plaque métallique 57 et l' ensemble des trois feuilles minces 16 , 32 et 34, au niveau des pastilles de contact 12 portées par les feuilles 16 et 34. Un piston libre 60 comprenant une tige axiale 61 , une tête 62 et un pied 63 , est monté dans ce trou 59 de telle sorte que la tête 62 repose sur la feuille mince supérieure 16 , sans exercer de pression sur celle-ci , quand la touche est dans la position de repos , le pied 63 du piston libre 60 étant alors logé dans une cavité 64 formée à cet effet dans la plaque métallique 57. La longueur de la tige 61 est telle que , dans cette position, le pied 63, qui est réalisé en matériau tel que du fer doux, est appliqué par attraction magnétique sur la face supérieure de la plaque 56 d ' élastomère magnétique .
Le fonctionnement de ce mode de réalisation est le suivant : dès que l'utilisateur exerce une pression sur la touche 50 , et que celle-ci quitte sa position de repos représentée sur le dessin, la plaque 56 d ' élastomère magnétique solidaire de l' extrémité inférieure de la tige 52 de la touche s ' écarte de la plaque 57. La force d ' attraction magnétique exercée par cette plaque 56 sur le pied 63 du piston libre 60 est largement supérieure à la force qu'il est nécessaire d'exercer sur la feuille mince supérieure 16 pour la déformer et amener sa pastille 12 en contact avec la pastille 12 correspondante portée par la feuille mince inférieure 34. Ainsi, dès que la touche 50 est enfoncée et quitte sa position de repos, le piston libre 60 suit le mouvement de cette touche jusqu'à ce que la pastille 12 de la feuille supérieure 16 soit amenée au contact de la pastille 12 de la feuille inférieure 34. Le piston libre 60 est alors bloqué et ne peut descendre plus bas. Il reste dans cette position jusqu'à ce que la touche 50 retrouve sa position initiale de repos.
On comprend que, selon ce mode de réalisation, la durée du signal produit par fermeture du contact est sensiblement égale ou très légèrement inférieure à la durée totale de manoeuvre de la touche 50.
On comprend que, dans tous les modes de réalisation qui viennent d'être décrits, le clavier a une structure monolithique, c'est-à-dire que la grille composite comportant les trous à travers lesquels passent les touches, et la plaque ou les feuilles portant les contacts destinés à être actionnés par les touches, forment un ensemble unitaire, ce qui simplifie grandement la fabrication de ces claviers et qui diminue leur prix de revient de façon très importante.
On remarquera également que, dans les modes de réalisation décrits, les plaques métalliques 13, 40 et 57 ont un double rôle : elles servent d'élément raidisseur donnant une rigidité à la plaque composite ainsi obtenue, et elles sont toujours situées justeau-dessus des plaques 14, 47 et 56 d'élastomère magnétique, ce qui permet d'annuler le champ magnétique au-dessus de ces plaques, et de le renforcer de façon très importante en dessous de ces plaques. On remarquera enfin que les formes de rappel magnétique sui sont exercées sur les touches pour les ramener dans leur position de repos ou pour les maintenir dans, leur position de repos, sont toujours très supérieures au poids des touches, de sorte que le clavier selon l'invention peut résister à des accélérations et des vibrations importantes. On notera encore que les modes de réalisation des claviers selon l'invention, représentés dans les figures 2, 4 et 5 ont été soumis à des tests très sévères. Ces tests ont permis de constaterque , après 10 manipulations , ces claviers ne présentaient aucun signe de détérioration ou de fatigue .
Bien entendu, l' invention n' est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n' ont été donnés qu' à titre d' exemple . En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons , si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent .

Claims

Revendications de brevet
1 . - Clavier de commande de dispositifs électriques ou électroniques , comprenant une grille ou plaque composite pourvue de trous à travers lesquels s ' étendent les tiges de touches destinées à commander chacune un ou des contacts électriques , qui sont fermés quand la touche correspondante est dans une de ses positions de travail et de repos et qui sont ouverts quand la touche est dans son autre position, ladite grille ou plaque comprenant des moyens de rappel des touches par attraction magnétique , coopérant avec des éléments , tels que des plaques au rondelles de fer doux, solidaires des extrémités inférieures des tiges des touches , ces éléments étant disposés sous ladite plaque et étant normalement maintenus au contact de celle-ci par attraction magnétique en déterminant ainsi les positions de repos des touches , caractérisé en ce que certains au moins des contacts précités commandés par les touches sont portés par la plaque composite et coopèrent avec des moyens d ' actionnement en fermeture ou en ouverture associés aux touches précitées .
2.- Clavier selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits contacts sont normalement fermés quand les touches sont en position de repos , et sont ouverts dès que les touches quittent leur position de repos .
3.- Clavier selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits contacts sont normalement ouverts quand les touches sont en position de repos, et sont fermés quand les touches sont en position de travail.
4.- Clavier selon la revendication 1, caractérisé en ce que les contacts portés par la plaque composite comprennent des pastilles électroconductrices portées par une feuille mince ou un film de matériau électriquement isolant, fixé sur une des faces de la plaque composite et portant également un réseau électro conducteur permettant de relier lesdites pastilles à des circuits électriques ou électroniques.
5.- Clavier selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite feuille de matériau isolant est fixé sur la face inférieure de la plaque composite, et ses pastilles électroconductrices coopèrent avec des plots ou bossages de contact formés sur les plaques ou rondelles de fer doux solidaires des tiges des touches, de sorte que les contacts précités sont normalement fermés quand les touches sont dans leur position de repos.
6.- Clavier selon la revendication 4, caractérisé en ce que, sur une face de la plaque composite, estfixé un ensemble de contacts comprenant : une première feuille mince de matériau électriquement isolant, fixée par une face sur la plaque et pourvue sur son autre face d'un réseau électroconducteur et de pastilles de contact, une feuille mince intermédiaire de matériau électriquement isolant fixée sur la première feuille, et une seconde feuille mince de matériau souple électriquement isolant fixée sur la feuille intermédiaire par une face et pourvue sur-cette, face d'un réseau électroconducteur et de pastilles de contact, les pastilles de contact des première et seconde feuilles étant disposées en regard les unes des autres, et la feuille intermédiaire comprenant des découpes au niveau de ces pastilles, de sorte que deux pastilles en regard peuvent être amenées au contact l'une de l'autre par pression sur la seconde feuille au niveau de la pastille correspondante.
7.- Clavier selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ensemble des trois feuilles minces précitées est fixé sur la face inférieure de la plaque composite, et en ce que les plaques ou rondelles de fer doux solidaires des tiges des touches comportent des saillies ou bossages destinés à venir appliquer les unes sur les autres les pastilles des première et seconde feuilles minces précitées , quand les touches sont en position de repos .
8.- Clavier selon la revendication 6 , caractérisé en ce que l ' ensemble des trois feuilles minces précitées est fixé sur la face supérieure de la plaque composite, et en ce que les capots des touches comprennent des saillies ou des tétons dirigés vers le bas et destinés à venir appliquer les unes sur les autres les pastilles des première et seconde feuilles minces précitées quand les touches sont amenées en position de travail .
9.- Clavier selon la revendication 7, caractérisé en ce que l' ensemble des trois feuilles minces précitées et la plaque composite sont pourvues de trous dans lesquels sont disposés des pistons libres dont les têtes reposent sur la face extérieure de la seconde feuille mince au niveau des pastilles précitées et dont les pieds sont attirés magnétiquement par des moyens d ' attraction magnétique solidaires des extrémités inférieures des tiges des touches , de sorte que les têtes de piston amènent les pastilles en contact les unes avec les autres par pression sur la seconde feuille mince dès que les touches quittent leur position de repos .
10.- Clavier selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens d ' attraction magnétique précités sont des plaques d ' élastomère magnétique portées par les plaques ou rondelles de fer doux solidaires des tiges des touches .
11 .- Clavier selon l 'une des revendications 6 à 10 , caractérisé en ce que l ' ensemble de contacts précités est étanche .
12.- Clavier selon l 'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les forces d 'attraction magnétique agissant sur les parties mobiles du clavier sçnt au moins dix fois supérieures aux poids de ces parties mobiles .
13.- Clavier selon l 'une des revendications précédentes , caractérisé en ce que la plaque composite comprend une plaque métallique , par exemple en fer ou en acier , recouvrant une plaque de Matériau magnétique, tel qu'un élastomère magnétique multipolaire , formant les moyens précités de rappel des touches dans leur position de repos .
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