WO1980001219A1 - Bouton-poussoir ou clavier a touches enfoncables - Google Patents

Bouton-poussoir ou clavier a touches enfoncables Download PDF

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WO1980001219A1
WO1980001219A1 PCT/FR1979/000114 FR7900114W WO8001219A1 WO 1980001219 A1 WO1980001219 A1 WO 1980001219A1 FR 7900114 W FR7900114 W FR 7900114W WO 8001219 A1 WO8001219 A1 WO 8001219A1
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Paulet E Serras
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Serras Paulet Edouard
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    • H01H13/70—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/78—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by the contacts or the contact sites
    • H01H13/807—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by the contacts or the contact sites characterised by the spatial arrangement of the contact sites, e.g. superimposed sites
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    • H01H13/705—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard with contacts carried by or formed from layers in a multilayer structure, e.g. membrane switches characterised by construction, mounting or arrangement of operating parts, e.g. push-buttons or keys
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    • H01H5/02—Energy stored by the attraction or repulsion of magnetic parts
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    • H01H2221/04—Return force magnetic
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    • H01H2225/00—Switch site location
    • H01H2225/01—Different switch sites under one actuator in same plane

Definitions

  • the invention generally relates to electrical or electronic switching devices, forming a push-button or keyboard with push-in keys, with magnetic return of the push-buttons or keys in their rest position.
  • an electrical or electronic switching device forming a push button or keyboard with push-in keys comprising an upper plate provided with a hole through which the body of a button or key passes, a lower plate disposed under the upper plate at a predetermined distance therefrom and carrying at least one contact or switching element intended to be brought by the key or the button into a state of - conduction or non-conduction depending on whether the button or the button is in a working or rest position, the lower part of the body of the button comprising means for returning the button or button to the rest position, these means cooperating for this by magnetic attraction with the preci ⁇ tée upper plate, and the stroke of the button or button being such that the magnetic attraction force exerted by these
  • the aforementioned key or button is associated with at least one free piston intended to actuate or control, when the key or button is moved from its rest position to its working position, the aforementioned contact or switching element carried in the lower plate to cause it to change state of conduction, this free piston having a stroke much less than the stroke of the button or push button so that the duration of an electrical signal resulting from a change in conduction state of the aforementioned element when the button or button is operated, is greater than a predetermined fraction of the total operating time of the button or button, the free piston being axially movable relative to
  • the duration of the electrical signal produced by changing the conduction state of a contact element action ⁇ born by the key or the push button may be very slightly less than the total duration of operation of the key or the button, and in any case always greater than 60% of the total operating time of the button or button.
  • the aforementioned means for magnetic return of the key or button in the rest position also constitute the means of magnetic attraction of the free piston.
  • This characteristic of the invention makes it possible to greatly simplify the construction of a push-button or of a keyboard according to the invention, and to significantly reduce the cost price.
  • FIG. 2 is ' a view corresponding to Figure 1, the key being shown in the working position;
  • FIG. 3 is a view similar to Figure 1, but showing an alternative embodiment of the clavie according to the invention, with the key in the rest position;
  • Figure 4 is a view corresponding to Figure 3, showing the key in the working position
  • FIG. 5 is a partial schematic sectional view of another embodiment of a keyboard according to the invention, the key being shown in the rest position;
  • FIG. 6 is a view corresponding to the figur
  • FIG. 7 is a schematic sectional view of an embodiment of a push button according to the invention. Best Ways to Carry Out the Invention
  • the keyboard according to the invention comprises a plurality of keys identical to the touch shown, and mounted in the same way.
  • the keyboard shown in FIGS. 1 and 2 essentially comprises a grid or perforated plate 10, forming the front face of the keyboard, and comprising a plurality of holes 11 in which s. extend keys 12.
  • the keyboard further comprises a lower plate 13 carrying contact elements which are intended to be actuated by the keys 12 when these are pressed by a user.
  • the lower plate 13 can be carried by a lower edge of the grid or perforated plate 10.
  • any other method of connecting or supporting the plates 10 and 13 is also possible.
  • Each button 12 comprises a cover or a head 15, extending above the grid 10, and which is secured to two rods 16 extending downward perpendicularly to the plane of the grid 10, on a certain length.
  • a plate or washer 17 of soft iron or any other similar suitable material is mounted integral, by any suitable means, with the lower end of the rods 16.
  • This plate or washer 17 supports an upper plate 18 of magnetic material, for example a multipolar magnetic elastomer. It will be noted that the longitudinal dimensions of the plate or washer 17 and of the plate of magnetic material 18 are much greater than the dimensions of the orifice .11 formed in the grid 10, while the underside of the head 15 of the button 12 forms a peripheral rim 19 intended to come to bear on the grid 10, as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the grid 10 is made of metal, for example iron or steel, sensitive to the magnetic field produced by the plate 18 of magnetic material.
  • the plate of magneti ⁇ material 18 being maintained, by magnetic attraction, in contact with the underside of the grid 10.
  • the distance D between the upper face of the grid 10 and the flange 19 of the head 15 of the key, corresponds at the maximum stroke of the key.
  • the lower plate 13, carrying the contact or switching elements intended to be actuated for the keys 12, can be of any type, as well as the switching contact elements which it carries. In the example shown, this plate 13 is formed by a set of three superimposed thin sheets, respectively 20, 21 and 22.
  • the upper thin sheet 20 has, on its lower face, an electrically conductive network 23 and contact pads 24.
  • the intermediate thin sheet 21 serves only as isolan and shim, and has cutouts 25 at the contact pads 24 of the first thin film 20.
  • the lower thin sheet 22 is identical to the upper thin sheet 20, and carries, on its upper face, a conductive network 23 and contact pads 24. The three sheets are arranged one on the other so that the contact pads 24 of the two sheets 20 and 22 are opposite one another, at the cutouts 25 of the intermediate sheet 21.
  • Such thin sheets are generally made of flexible plastic material, such as that available on the market under the name of "Mylar", which is electrically insulating and elastically deformable.
  • Mylar which is electrically insulating and elastically deformable.
  • the pellets 24 have a diameter of approximately 5 mm, that the sheets 20, 21 and 22 in "Mylar" have a thickness of approximately 0.1 mm, and that it suffices to '' exercise on sheet 20 or on sheet 22 a force of about 5 g at a cut 25 to bring the two pellets 24 corresponding tes in contact with each other.
  • this set of three thin sheets 20, 21, 22 is supported by a rigid plate (not shown), advantageously made of insulating material.
  • Each button 12 also comprises a free piston 26, mounted inside the button, and comprising an axial rod 27, extending parallel to the direction of movement of the button, and a plate or rondel ⁇ the 28 of a material such as soft iron or the like, integral with the rod 27.
  • the latter can be made of plastic material or any other suitable material.
  • the rod 27 extends through a central through hole 29a formed in the plate 18 of magnetic material and in the plate or washer 17 of soft iron or the like.
  • the washer 28 integral with the rod 27 is always disposed above the plate 18 of magnetic material.
  • the upper end of the rod 27 is guided in a corresponding blind hole 29 in the head 15 of the key 12.
  • the button 12 leaves its rest position.
  • the free piston 26 is caused to follow this movement of the button 12, by magnetic attraction of its washer 28 by the plate 18, until the lower end of the rod 27 comes to press on the thin sheet 20 at level of the pellets 24 and deforming this thin sheet 20 by moving the tablet 24 which it bears in contact with the pasille 24 carried by the lower thin sheet 22.
  • the free piston is then in the position shown in FIG. 2.
  • the key 12 can then continue its pushing movement over its entire stroke D, until the flange 19 comes to bear on the upper face of the grid 10.
  • the key 12 then occupies the position shown in FIG. 2 .
  • the magnetic attraction force exerted on the washer 28 of the free piston 26 by the plate 18 of magnetic material is always very much greater, not only to the force of 5 g necessary to deform the upper thin sheet 20 and establishing contact between the two pads 24, but also with the weight of the free piston 26, so that, in this position, the keyboard remains insensitive to accelerations of the order of 10 g.
  • the stroke D of the button 12 can be approximately 3 ⁇ im, while the stroke d of the free piston '26 can be from 0.1 to 0.2 . mm approx.
  • An electrical signal is produced when q ⁇ e 3f ⁇ s deu pas-- pins 24 of sheets 20 and 22 are brought into contact with each other by the free piston 26.
  • the duration of this electrical signal is very little less than the total duration of operation of the button 12, and in any case is much greater than 60% of this total duration.
  • the magnetic attraction force exerted by the plate 18 of magnetic material is, in this example, of the order of 150 g envi ⁇ ron for a thickness of the plate 18 of the order of 1.5 mm.
  • the bearing force of the free piston 26 on the upper thin sheet 20 varies between a maximum value of the order of 60 g, and a minimum value of the order of 25 g.
  • the plate or washer 17 of soft iron or the like, secured to the lower end of the rods 16 of the key 12, has a dual function: to rigidly support the plate 18 of magnetic material, and to cancel the magnetic field on the lower face of the plate 18, while significantly strengthening it on the upper face of this plate 18.
  • the grid 30, in the holes in which the keys 12 are mounted comprises an upper metal plate 31, on the lower face of which is fixed a plate 32. of magnetic material, such as a multipolar magnetic elastomer.
  • the parallel rods 16 extending from the head 15 of the key / 16 are secured, at their lower end, to a plate or washer 17 of soft iron or the like, in the same way as in the embodiment of. Figure 1, but this plate 17 only supports a ron ⁇ 33 of magnetic material such as a multipolar magnetic elastomer.
  • This washer 33 is disposed between the rods 16, so as to surround the hole 29a of the washer 17, through which the rod 27 of the free piston 26 passes.
  • the washer or plate 17 of soft iron is applied to the underside of the plate 32 of magnetic material, by magnetic attraction.
  • the washer 28 of the free piston 26 is applied, by magnetic attraction, to the upper face of the " washer 33 carried by the plate or washer 17.
  • the stroke d of the free piston 26 is much less than the stroke D button 12.
  • the key 12 leaves its rest position and descends towards the lower plate 13 bearing the contact elements.
  • the free piston 26 follows the key 12, until the lower end of its rod 27 comes to press and deform the upper thin sheet 20 by bringing the pellet 24 into contact with the pellet 24 carried by the lower thin sheet 22.
  • the button 12 continues its downward movement until the flange 19 abuts on the upper face of the metal plate 31, as shown in FIG. 4, when the user stops pressing the button. 12, this one. goes back to its rest position, and ends up raising the . free piston 26 by moving the lower end of its rod 27 away from the plate 13 carrying contacts.
  • FIGS. 5 and 6 show another alternative embodiment of a keyboard according to the invention, in which each key is associated with two free pistons.
  • the grid 40 of the keyboard is composed of a simple metal plate, for example of iron or steel.
  • Each key 41 comprises a head 42 mounted, in an appropriate manner, on the upper extremi ⁇ t of a rod 43, the lower end of which is secured to a plate or washer 44 of soft iron or of similar material.
  • This plate or washer 44 carries a plate 45 of magnetic material, for example of the multipolar magnetic elastomer.
  • the key 41 is normally rappe ⁇ lated in its rest position shown in Figure 5, by magnetic attraction between the grid 40 and the plate of magnetic material 45.
  • the plate or washer of soft iron 44 is used to support the plate 45 of magnetic material, and to cancel the magnetic field on the underside of this plate and to reinforce it on its upper face.
  • the plates 44 and 45 are pierced with two through holes 46, which are for example symmetrical relative to the central rod 43 of the key 41.
  • Two free pistons 47 are freely mounted in these through holes 46.
  • Each free piston 47 includes a ' rod 48' extending in the hole 46 and a washer 49, par. example in soft iron or similar material, integral with the upper end of the rod 48.
  • This rod 48 can be made of any suitable material, for example of plastic material.
  • each rod 48 extends under the plates 45 and 44 towards a contact assembly for example similar to those of the first two embodiments, and constituted by the three superimposed thin sheets 20, 21 and 22.
  • the pellets 24 carried by the sheets 20 and 22 are arranged just below the lower end of the rods 48 of the free pistons 47.
  • the distance d separating the lower end of the rods 48 and the upper face of the upper thin sheet 20 corresponds to the stroke of each free piston 47, while the distance D represents, as before, the stroke of each key 41.
  • FIGS. 5 and 6 works like the two previous embodiments: as soon as a user presses the key 41 with a force greater than the magnetic restoring force of this key, the key leaves its rest position and descends towards the contact assembly formed by the thin sheets 20, 21 and 22, driving with them the free pistons 47 until the lower extremities of their rod 48 have deformed the sheet upper thin 20, as shown in Figure 2.
  • the button 41 then continues its movement to its working position shown in Figure 6, where the lower edge of its head 42 is in abutment on the grid 40.
  • the user stops exert a pressure on the key 41 this rises to its rest position shown in FIG. 5, and ends up lifting with it the free pistons 47, when it arrives in the vicinity of its rest position.
  • the duration of the contact established by pressing the key is very slightly less than the total duration of operation of the key.
  • the contact or switching elements actuated by the keys are contact pads carried by thin sheets, for example of "Mylar", and associated to electroconductive networks (also carried by these thin sheets) which make it possible to connect them to suitable electrical or electronic circuits. It is understood that, since the three sheets 20, 21 and 22 are fixed together in any suitable manner, for example by gluing, by ultrasonic welding, etc .; the contacts thus formed are perfectly sealed.
  • FIG. 7 Such an example of push button, corresponding to the embodiment of Figures 5 and 6, is shown in Figure 7.
  • the push button shown in Figure 7 essentially comprises a housing 50, the upper face of which has an opening at through which the rod 51 is freely mounted with a button .52.
  • This key 52 comprises a head 53, which is mounted for example by an elastic click at the upper end: of the rod 51. the lower end of which is secured to a soft iron plate or washer 54 supporting a plate 55 of magnetic material, such as a multipole magnetic elastomer.
  • a soft iron plate or washer 54 supporting a plate 55 of magnetic material, such as a multipole magnetic elastomer.
  • the plates 54 and 55 are freely traversed by free pistons comprising a rod 56 integral at its upper end with a soft iron washer 57.
  • the inner face of the upper wall of the housing 50 comprises an inserted washer 58, for example of soft iron, forming with the plate 55 of magnetic material the magnetic return means of the key 52 in the rest position.
  • the bottom of the housing 50 is formed by a rigid plate 59, comprising contact or switching elements 60 which are intended to change the switching state as soon as pressure is applied to them by the rods 56 of the free pistons.
  • This push button represented in FIG. 7 in the working position, functions in exactly the same way as the embodiment of the keyboard represented in FIGS. 5 and 6.
  • W contact or switching elements to cause them to change conduction state in such a way that the signals produced by the conduction state changes of these elements have a duration which is very slightly less than the total duration of operation - keys or. push buttons s. •
  • duration of these electrical signals can be modified if the stroke of the free pistons according to the invention is modified.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de commutation electrique ou electronique, pour un bouton-poussoir ou pour un clavier a touches multiples. Le dispositif comprend une grille (10) comportant un trou (11) de passage d'une touche (12) comportant des moyens (18) de rappel magnetique, et associee a un piston libre (26) destine a fermer les contacts (24) de telle sorte que la duree du signal electrique produit par fermeture des contacts est de tres peu inferieure a la duree totale de manoeuvre de la touche (12). L'invention concerne les dispositifs de commutation electrique, tels que les boutons-poussoirs et les claviers a touches enfoncables.

Description

Titre de l'invention
BOUTON-POUSSOIR OU 'CLAVIER A TOUCHES ENFONÇABLES
Domaine technique
L'invention concerne généralement des dispositifs de commutation électrique ou électronique, formant bou¬ ton-poussoir ou clavier à touches enfonçables, à rappel magnétique des boutons-poussoirs ou des touches dans leur position de repos.
Technique antérieure On connaît déjà de tels boutons-poussoirs et de tels claviers à touches enfonçables à rappel magnétique, qui présentent l'avantage, par rapport aux dispositifs antérieurs connus, de ne pas utiliser de ressort de rappel, et donc de ne pas présenter les inconvénients (perte de raideur, phénomène de fatigue, phénomène de résonance, sensibilité à la corrosion, force de rappel augmentant proportionnellement à l'enfoncement de la touche ou du bouton-poussoir, sensibilité aux vibrations et aux accélérations, etc.). Ces boutons-poussoirs et claviers à touches, à rappel magnétique, présentent cependant l'inconvénient que la durée du signal produit par enfoncement du bouton- poussoir ou d'une touche est très inférieure à la durée totale de manoeuvre du bouton-poussoir ou de la touche. Dans certaines applications, il est nécessaire que ce signal ait une durée qui représente au moins 60 % de la durée totale de manoeuvre du bouton-poussoir ou de la touche.
Exposé de l'invention
Pour résoudre ce problème, l'invention propose un dispositif de commutation électrique ou électronique, formant bouton-poussoir ou clavier à touches enfonçables comprenant une plaque supérieure pourvue d'un trou dans lequel passe le corps d'un bouton ou d'une touche, une plaque inférieure disposée sous la plaque supérieure à une distance prédéterminée de celle-ci et portant au moins un élément de contact ou de commutation destiné à être amené par la touche ou le bouton dans un état de - conduction ou de non conduction selon que la touche ou le bouton est dans une position de travail ou de repos, la partie inférieure du corps de la touche comprenant des moyens de rappel de la touche ou du bouton en posi¬ tion de repos, ces moyens coopérant pour cela par attraction magnétique avec la plaque supérieure préci¬ tée, et la course de la touche ou du bouton étant telle que la force d'attraction magnétique exercée par ces
» moyens de rappel sur la touche ou le bouton est tou¬ jours supérieur au poids de la touche ou du bouton, caractérisé en ce que la touche ou le bouton précité est associé à au moins un piston libre destiné à venir actionner ou commander, quand la touche ou bouton est déplacée de sa position de repos dans sa position de travail, l'élément précité de contact ou de commutation porté dans la plaque inférieure pour le faire changer d'état de conduction, ce piston libre ayant une course très inférieure à la course de la touche ou du bouton- poussoir de telle sorte que la durée d'un signal élec¬ trique résultant d'un changement d'état de conduction de 1'élément précité quand la touche ou le bouton est manoeuvré, est supérieure à une fraction prédéterminée du temps total de manoeuvre de la touche ou du bouton, le piston libre étant axialement mobile par rapport à
O
//__. WI la touche ou au bouton et étant constamment soumis à une force d'attraction magnétique exercée sur ce piston par des moyens d'attraction magnétique solidaires de la touche ou du bouton. On comprend que, en raison du fait que le piston libre, a une course très in érieure à la course, de la touche ou du bouton-poussoir associé, il est amené à actionner très rapidement l'élément de contact ou de commutation, pour le faire changer d'éta de conduction, dès que la touche ou le bouton quitte sa position de repos. L'action du- piston libre sur l'élément de contact dure jusqu'à ce que la touche ou le bouton soit sur le point de retrouver' sa position de repos. Ainsi, la durée du signal électrique produit par changement de l'état de conduction d'un élément de contact action¬ né par la touche ou le bouton-poussoir, peut être très légèrement inférieure à la durée totale de manoeuvre de la touche ou du bouton, et en tout cas toujours supé¬ rieure à 60 % de la durée totale de manoeuvre de la touche ou du bouton.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens précités de rappel magnétique de la touche ou du bouton en position de repos constituent également les moyens d'attraction magnétique du piston libre. Cette caractéristique de l'invention permet de simplifier grandement la construction d'un bouton-pous¬ soir ou d'un clavier selon l'invention, et d'en abaisser le prix de revient de façon importante.
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 représente schématiquement une vue partielle en coupe d'un clavier selon l' invention, dont la touche est représentée en position de repos ;
- La figure 2 est' une vue correspondant à la figur 1 , la touche étant représentée en position de travail ;
- La figure 3 est une vue semblable à la figure 1 , mais représentant une variante de réalisation du clavie selon l 'invention, avec la touche en position de repos ;
- La figure 4 est une vue correspondant à la figur 3, représentant la touche en position de travail ;
- La figure 5 est une vue schématique partielle en coupe d 'un autre mode de réalisation d 'un clavier selon l 'invention, la touche étant représentée en posi¬ tion de repos ; - La figure 6 est une vue correspondant à la figur
5 , représentant la touche en position de travail; et
- La figure 7 est une vue schématique en coupe d'u mode de réalisation d 'un bouton-poussoir selon l 'invention. Meilleures manières de réaliser l' invention
On va tout d'abord décrire, en référence aux figu¬ res 1 et 2, un premier mode de réalisation d 'un clavier selon l'invention.
Dans ces deux figures, on a représenté uniquement une partie du clavier, et une seule touche de ce clavie On comprend facilement que le clavier selon l'invention comporte une pluralité de touches identiques à la touch représentée, et montées de la même façon.
Le clavier représenté dans les figures 1 et 2 comprend essentiellement une grille ou plaque perforée 10, formant la face avant du clavier, et comprenant une pluralité de trous 11 dans lesquels s. 'étendent des touches 12. Le clavier comprend encore une plaque infé¬ rieure 13 portant des éléments de contact qui sont des- tinés à être actionnés par les touches 12 quand celles- ci sont enfoncées par un utilisateur . r
Comme on l' a représenté schéma iquement en figure 1 , en trait fantôme , la plaque inférieure 13 peut être portée par un rebord inférieur de la grille ou plaque perforée 10. Bien entendu, tout autre mode de liaison ou de support des plaques 10 et 13 est également possible .
Chaque touche 12 comprend un capot ou une tête 15 , s ' étendant au-dessus de la grille 10, et qui est soli¬ daire de deux tiges 16 s ' étendant vers le bas perpendi- culairement au plan de la grille 10, sur une certaine longueur . Une plaque ou rondelle 17 de fer doux ou de tout autre matériaux analogue approprié, est montée solidaire, par tous moyens appropriés , de l' extrémité inférieure des tiges 16. Cette plaque ou rondelle 17 supporte une plaque supérieure 18 de matériau magnétique, par exemple un élastomère magnétique multipolaire . On remarquera que les dimensions longitudinales de la pla¬ que ou rondelle 17 et de la plaque de matériau magnéti¬ que 18 sont largement supérieures aux dimensions de l ' orifice .11 formé dans la grille 10, tandis que la face inférieure de la tête 15 de la touche 12 forme un rebord périphérique 19 destiné à venir prendre appui sur la grille 10, comme représenté dans les figures 1 et 2. La grille 10 est réalisée en métal , par exemple en fer ou en acier , sensible au champ magnétique produit par la plaque 18 de matériau magnétique . Ainsi , en posi¬ tion de repos , c ' est-à-dire quand aucune force n ' est exercée sur la touche 12 , celle-ci occupe la position représentée en figure 1 ; la plaque de matériau magnéti¬ que 18 étant maintenue , par attraction magnétique , au contact de la face inférieure de la grille 10. La distance D entre la face supérieure de la grille 10 et le rebord 19 de la tête 15 de la touche , correspond à la course maximum de la touche . La plaque inférieure 13, portant les éléments de contact ou de commutation destinés à être actionnés pour les touches 12, peut être d'un type quelconque, ainsi que les éléments de contacte de commutation qu'elle porte. Dans l'exemple représenté, cette plaque 13 est formée' par un ensemble de trois feuilles minces superpo¬ sées, respectivement 20, 21 et 22. La feuille mince su¬ périeure 20 comporte, sur sa face .inférieure, un réseau électro-conducteur 23 et des pastilles de contact 24. La feuille mince intermédiaire 21 sert uniquement d'isolan et de cale d'épaisseur, et comporte des découpes 25 au niveau des pastilles de contact 24 de la première feuil¬ le mince 20. La feuille mince inférieure 22 est identi¬ que à la feuille mince supérieure 20, et porte, sur sa face supérieure, un réseau conducteur 23 et des pastil¬ les de contact 24. Les trois feuilles sont disposées l'une sur l'autre de telle sorte que les pastilles de contact 24 des deux feuilles 20 et 22 soient en regard l'une de l'autre, au niveau des découpes 25 de la feuille intermédiaire 21.
De telles feuilles minces sont généralement en matériau plastique souple, tel que celui disponible sur le marché sous la dénomination de "Mylar", qui est élec¬ triquement isolant et élastiquement déformable. On com- prend qu'il suffit d'exercer une pression, par exemple, sur la feuille mince supérieure 20 au niveau d'une découpe 25, pour amener, par déformation de cette feuil¬ le 20, les deux pastilles 24 en contact l'une avec l'autre. Dès que l'on cesse d'exercer une pression, la feuille 20 retrouve sa position initiale, les deux pas¬ tilles 24 étant alors séparées l'une de l'autre comme représenté en figure 1. Pour fixer les idées, on préci¬ sera que, dans l'exemple représente, les pastilles 24 ont un diamètre d'environ 5 mm, que les feuilles 20, 21 et 22 en "Mylar" ont une épaisseur d'environ 0,1 mm, et qu'il suffit d'exercer sur la feuille 20 ou sur la feuille 22 une force d ' environ 5 g au niveau d 'une dé¬ coupe 25 pour amener les deux pastilles 24 correspondant tes en contact l 'une avec l' autre .
Bien entendu , cet ensemble de trois feuilles minces 20, 21 , 22 est supporté par une plaque rigide (non re¬ présentée) , avantageusement en matériau isolant .
Chaque touche 12 comprend encore un piston libre 26, monté à l'intérieur de la touche , et comprenant une tige axiale 27, s ' étendant parallèlement à la direction de déplacement de la touche , et une plaquette ou rondel¬ le 28 d 'un matériau tel que du fer doux ou analogue , solidaire de la tige 27. Celle-ci peut être réalisée en matériau plastique ou en tout autre matériau approprié . La tige 27 s ' étend à travers un trou traversant central 29a formé dans la plaque 18 de matériau magné¬ tique- et dans la plaque ou rondelle 17 de fer doux ou analogue . La rondelle 28 solidaire de la tige 27 est toujours disposée au-dessus de la plaque 18 de matériau magnétique . L ' extrémité supérieure de la tige 27 est guidée dans un trou borgne correspondant 29 de la tête 15 de la touche 12.
Quand la touche 12 est dans la position de repos représentée en figure , la rondelle 28 du piston libre 26 est appliquée, par attraction magnétique , sur la face supérieure- de la plaque 18 de matériau magnétique solidaire de l' extrémité inférieure des tiges 16 de la touche 12. Dans cette position, l' extrémité inférieure de la tige 27 du piston libre 26 est située juste au-dessus d 'un groupe de deux pastilles de contact 24 porté par les feuilles minces précitées 20 et 22. La distance d entre l ' extrémité inférieure de la tige 27 du piston libre et la face supérieure de la feuille mince supérieure 20 désigne la course morte du piston libre 26. Ce clavier fonctionne de la façon suivante .
Quand aucune force n' est exercée sur la touche 12 ,
OMPI celle-ci se trouve dans la position de repos représentée en figure 1 . Dans cette position, la plaque 18 de maté¬ riau magnétique est appliquée sur la face inférieure de la grille 10, et la rondelle 28 du piston libre 26 est appliquée sur la plaque 18 de matériau magnétique .
Dès qu'un utilisateur exerce sur la touche 12 une * force dirigée vers le bas, supérieure à la force d 'attraction magnétique développée entre la grille. 10 et la plaque 18 de matériau magnétique , la touche 12 quitte sa position de repos . Le piston libre 26 est amené à suivre ce mouvement de la touche 12, par attrac¬ tion magnétique de sa rondelle 28 par la plaque 18, jusqu ' à ce que l' extrémité inférieure de la tige 27 vienne appuyer sur la feuille mince 20 au niveau des pastilles 24 et déformer cette feuille mince 20 en ame¬ nant la pastille 24 qu' elle porte au contact de la pas¬ tille 24 portée par la feuille mince inférieure 22. Le piston libre est alors dans la position représentée en figure 2. La touche 12 peut ensuite continuer son mou- vement d' enfoncement sur toute sa course D, jusqu' à ce que le rebord 19 vient en appui sur la face supérieure de la grille 10. La touche 12 occupe alors la position représentée en figure 2.
Dans cette position, la force d 'attraction magné- tique exercée sur la rondelle 28 du piston libre 26 par la plaque 18 de matériau magnétique est toujours très largement supérieure, non seulement à la force de 5 g nécessaire pour déformer la feuille mince supérieure 20 et établir le contact entre les deux pastilles 24, mais également au poids du piston libre 26, de sorte que , dans cette position, le clavier reste insensible à des accélérations de l' ordre de 10 g .
Dès que l'utilisateur cesse d ' exercer une pression sur la touche 12, celle-ci retourne vers sa position de repos représentée en figure 1 . Au début du mouvement de retour de la touche 12, le piston libre 26 reste dans la position représentée en figure 2, et appuie même sur la feuille mince supérieure 20 avec une 'force qui croît au fur et à mesure que la touche 12.retourne vers sa position de repos. Le piston libre 26 reste dans cette position jusqu'à ce que sa rondelle 28 soit soulevée par • la plaque de matériau magnétique 18 venant s'appliquer sur la face inférieure de la grille 10.
Pour fixer les idées, on précisera, à titre . d'exemple non limitatif, que la course D de la touche 12 peut être de 3 πim environ, tandis que la course d du piston libre' 26 peut être de 0,1 à 0,2. mm environ.
Un signal électrique est produit dès qαe 3f≡s deu pas-- tilles 24 des feuilles 20 et 22 sont amenées en contact l'une avec l'autre par le piston libre 26. La durée de ce signal électrique est de très peu inférieure à la durée totale de manoeuvre de la touche 12, et est de toute façon largement supérieure à 60 % de cette durée totale .
La force d'attraction magnétique exercée par la plaque 18 de matériau magnétique, c'est-à-dire la force de rappel magnétique de la touche 12 dans sa position de repos, est, dans cet exemple, de l'ordre de 150 g envi¬ ron pour une épaisseur de la plaque 18 de l'ordre de 1,5 mm. La force d'appui du piston libre 26 sur la feuille mince supérieure 20 varie entre une valeur maxi¬ male de l'ordre de 60 g, et une valeur minimale de l'ordre de 25 g.
On comprend que la plaque ou rondelle 17 de fer doux ou analogue, solidaire de l'extrémité inférieure des tiges 16 de la touche 12, a une double fonction : supporter rigidement la plaque 18 de matériau magnéti¬ que, et annuler le champ magnétique sur la face infé¬ rieure de la plaque 18, tout en le renforçant de façon importante sur la face supérieure de cette plaque 18. On va maintenant décrire le mode de réalisation de l'invention représenté dans les figures 3 et 4.
OMPI r
Ce mode de réalisation diffère de 'celui des figures 1 et 2 en ce. que la grille 30, dans les trous de laquel¬ le sont montées les touches 12, comprend une plaque métallique supérieure 31 , sur la face inférieure de laquelle est fixée une plaque 32. de matériau magnétique, tel qu'un élastomère magnétique multipolaire. Les tiges parallèles 16 s ' étendant depuis la tête 15 de la touche /16 sont solidaires, à leur extrémité inférieure, d'une plaque ou rondelle 17 de fer doux ou analogue , de la même façon que dans le mode de réalisation de. la figu¬ re 1 , mais cette plaque 17 supporte uniquement une ron¬ delle 33 de matériau magnétique tel qu'un élastomère magnétique multipolaire . Cette rondelle 33 est disposée entre les tiges 16, de façon à entourer le trou 29a de la rondelle 17, à travers lequel passe la tige 27 du piston libre 26.
Dans la position de repos représentée en figure 3, la rondelle ou plaque 17 de fer doux est appliquée sur la face inférieure de la plaque 32 de matériau magné- tique , par attraction magnétique . La rondelle 28 du piston libre 26 est appliquée, par attraction magnéti¬ que , sur la face supérieure de la " rondelle 33 portée par la plaque ou rondelle 17. Comme précédemment , la course d du piston libre 26 est très inférieure à la course D de la touche 12.
Dès qu'un utilisateur appuie sur la touche 12, avec une force supérieure à la force de rappel magnéti¬ que exercée sur la rondelle 17 par la plaque 32 de matériau magnétique , la touche 12 quitte sa position de repos et descend vers la plaque inférieure 13 portant les éléments de contact . Comme dans le premier mode de réalisation, le piston libre 26 suit la touche 12, jusqu ' à ce que l ' extrémité inférieure de sa tige 27 vienne appuyer et déformer la feuille mince supérieure 20 en amenant la pastille 24 au contact de la pastille 24 portée par la feuille mince inférieure 22. A partir
-^0 de ce moment , la touche 12 continue son mouvement de • descente jusqu 'à ce que le rebord 19 vienne buter sur la face supérieure de la plaque métallique 31 , comme représenté en figure 4, lorsque l' utilisateur cesse d 'appuyer sur la touche 12, celle-ci . remonte vers sa position de repos , et finit par relever le . piston libre 26 en écartant l ' extrémité inférieure de sa tige 27 de la plaque 13 portant des contacts .
On comprend que, dans ce mode de réalisation éga- lement , la durée du signal produit par contact des deux ' pastilles 24 est très peu inf rieure à la durée totale de manoeuvre de la touche 12.
On a représenté dans les figures 5 et 6 une autre variante de réalisation d 'un clavier selon l'invention, dans lequel chaque touche est associée à deux pistons libres .
Dans ce mode de réalisation, la grille 40 du cla¬ vier est composée d'une simple plaque métallique , par exemple en fer ou en acier . Chaque touche 41 comprend une tête 42 montée, de façon appropriée, sur l ' extrémi¬ té supérieure d 'une tige 43 dont l' extrémité inférieure est solidaire d 'une plaque ou rondelle 44 de fer doux ou de matériau analogue . Cette plaque ou rondelle 44 porte une plaque 45 de matériau magnétique , par exemple de l' élastomère magnétique multipolaire .
On comprend que la touche 41 est normalement rappe¬ lée dans sa position de repos représentée en figure 5, par attraction magnétique entre la grille 40 et la plaqœ de matériau magnétique 45. Comme précédemment , la plaque ou rondelle de fer doux 44 sert à supporter la plaque 45 de matériau magnétique , et à annuler le champ magnétique sur la face inférieure de cette plaque et à le renforcer sur sa face supérieure.
Selon l' invention, les plaques 44 et 45 sont percées de deux trous traversants 46, qui sont par exemple symé¬ triques par rapport à la tige centrale 43 de la touche 41 . Deux pistons libres 47 sont montés librement dans ces trous traversants 46. Chaque piston libre 47 com¬ prend une' tige 48 s ' étendant dans le trou 46 et une rondelle 49, par. exemple en fer doux ou en matériau analogue , solidaire de l ' extrémité supérieure de la tige 48. - Cette tige 48 peut être réalisée en tout maté¬ riau approprié, par exemple en matériau plastique .
Dans la position de repos de la touche 41 repré¬ sentée en' figure 5, la rondelle 49 de chaque piston libre 47 est appliquée,, par attraction magnétique , sur la . face supérieure de la plaque 45 de matériau magnéti¬ que . Celle-ci est elle-même appliquée sous la face in¬ férieure de la grille 40 , la rondelle 49 étant ainsi serrée entre la grille 40 et la plaque 45 de matériau magnétique . Dans cette position, chaque tige 48 s 'étend sous les plaques 45 et 44 vers un ensemble de contact par exemple analogue à ceux des deux premiers modes de réalisation, et constitué par les trois feuilles minces superposées 20, 21 et 22. Bien entendu, les pastilles 24 portées par les feuilles 20 et 22 sont disposées juste en dessous de l' extrémité inférieure des tiges 48 des pistons libres 47. La distance d séparant l' extré¬ mité inférieure des tiges 48 et la face supérieure de la feuille mince supérieure 20 correspond à la course de chaque piston libre 47, tandis que la distance D repré¬ sente, comme précédemment , la course de chaque touche 41 .
Ce mode de réalisation représenté dans les figures 5 et 6 fonctionne comme les deux modes de réalisation précédents : dès qu'un utilisateur appuie sur la touche 41 avec une force supérieure à la force de rappel magné¬ tique de cette touche , la touche quitte sa position de repos et descend vers l ' ensemble de contact formé par les feuilles minces 20, 21 et 22, en entraînant avec elles les pistons libres 47 jusqu'à ce que les extrémi¬ tés inférieures de leur tige 48 aient déformé la feuille mince supérieure 20, comme représenté en figure 2. La touche 41 continue alors son mouvement vers sa position de travail représentée en figure 6, où le bord inférieur de sa tête 42 est en butée sur la grille 40. Quand l'utilisateur cesse d'exercer une pression sur la touche 41 , celle-ci remonte vers sa position de repos représentée en figure 5, et finit par- soulever avec elle les pistons libres 47, quand elle arrive au voisinage de sa position de repos. On comprend que, dans ce mode de réalisation égale¬ ment, la durée du contact établi par enfoncement de- la touche est très légèrement inférieure à la durée totale de manoeuvre de la touche.
Dans les trois modes de réalisation qui viennent d'être décrits en référence aux figures 1 à 6, les éléments de contact ou commutation actionnés par les touches sont des pastilles de contact portées par des feuilles minces, par exemple de "Mylar", et associées à des réseaux électroconducteurs (également portés par ces feuilles minces) qui permettent de les relier à des circuits électriques ou électroniques appropriés. On comprend que, du fait que les trois feuilles 20, 21 et 22 sont fixées ensemble de toute façon appropriée, par exemple par collage, par soudure aux ultra-son , etc.; les contacts ainsi formés sont par¬ faitement étanches.
Il est bien évident que l'on peut également .utili¬ ser des éléments de contact d'un type quelconque, dont l'état de conduction peut être modifié par pression. D'autre part, les trois modes de réalisation qui viennent d'être décrits concernent des claviers à touches multiples enfonçables. Ces trois modes de réali¬ sation pourraient être également utilisés en tant que boutons-poussoirs, c'est-à-dire qu'ils pourraient com- prendre un boîtier comportant une touche unique, et dont le fond serait formé par une plaque portant un ou plusieurs éléments de contact ou de commutation.
Un tel exemple de boutoή-poussoir , correspondant au mode de réalisation des figures 5 et 6, est représen¬ té en figure 7. • Le bouton-poussoir représenté en figure 7 comprend essentiellement un boîtier 50, dont la face supérieure comporte une ouverture à travers laquelle est monté librement la tige 51 d'une touche .52. Cette touche 52 comprend une tête 53, qui est montée par exemple par en clique age élastique à l' extrémité supérieure: de la tige 51 . dont l ' extrémité inférieure est solidaire d'une plaque ou rondelle de fer doux 54 supportant une plaque 55 de matériau magnétique , tel qu'un élastomère magné¬ tique, multipolaire. Comme dans le mode de réalisation des figures 5 et
6, les plaques 54 et 55 sont traversées librement par des pistons libres comportant une tige 56 solidaire à son extrémité supérieure d 'une rondelle de fer doux 57. La face intérieure de la paroi supérieure du boîtier 50 comprend une rondelle insérée 58, par exemple de fer doux, formant avec la plaque 55 de matériau magnétique les moyens de rappel magnétique de la touche 52 en position de repos .
Le fond du boîtier 50 est formé par une plaque rigide 59, comportant des éléments de contact ou de commutation 60 qui sont destinés à changer d ' état de commutation dès qu'une pression leur est appliquée par les tiges 56 des pistons libres .
Ce bouton-poussoir , représenté en figure 7 en posi- tion de travail, fonctionne exactement de la même façon que le mode de réalisation du clavier représenté dans les figures 5 et 6.
Possibilités d' application industrielle
On comprend donc que l' invention permet de réaliser des boutons-poussoirs et des claviers à touches multiple enfonçables , à rappel magnétique , destinés à commander
O
/., W des -éléments de contact ou de commutation, pour les faire changer d'état de conduction de façon telle que les signaux produits par les changements d'état- de conduction de ces éléments ont une durée qui est très légèrement inférieure à la durée totale de manoeuvre - des touches ou. des boutons -poussoir s. •
. On notera que la durée de ces signaux électriques peut être modifiée si l'on modifie la course d des pistons libres selon l'invention. Plus la distance d est faible plus la durée des signaux électriques se, rapproche de la durée totale de manoeuvre des boutons- poussoirs ou des touches correspondantes.
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 équiva¬ lents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendica- tions qui suivent.

Claims

Revendicat'ions de brevet
1 .- Dispositif de commutation électrique ou élec¬ tronique ) formant bouton-poussoir ou clavier à touches enfonçables, comprenant une plaque supérieure pourvue d'un trou dans lequel passe le corps d'un bouton ou d'une touche , une plaque inférieure disposée sous la plaque supérieure à une distance prédéterminée de celle- ci et p.ortant au moins un élément de contact ou de com¬ mutation destiné à être amené par la touche ou le bouton ' dans un état de conduction ou de non conduction selon que la touche ou le bouton est dans une position de travail ou de repos , la partie inférieure du corps de la touche comprenant des moyens de rappel de la touche ou du bouton en position de repos , ces moyens coopérant pour cela par attraction magnétique avec la plaque supé¬ rieure précitée et la course de la touche ou du bouton étant telle que la force d 'attraction magnétique exer¬ cée par ces moyens de rappel sur la touche ou le bou¬ ton est toujours supérieure au poids de la touche ou du bouton, caractérisé en ce que la touche ou le bouton précité est associé à au moins un piston libre destiné à venir actionner ou commander, quand la touche ou le bouton est déplacé de sa position de repos dans sa posi¬ tion de travail, l' élément de contact ou de commutation précité porté par la plaque inférieure pour le faire changer d'état de conduction, ce piston libre ayant une course très inférieure à la course de la touche ou du bouton-poussoir de telle sorte que la durée d'un signal électrique résultant d'un changement d ' état de conductio de l' élément précité quand la touche ou le bouton est manoeuvré, est supérieure à une fraction prédéterminée du temps total de manoeuvre de la touche ou du bouton, l piston libre étant axial ement mobile par rapport à la touche ou au bouton et étant constamment soumis à une force d 'attraction magnétique exercée .sur ce piston par des moyens d'attraction magnétique solidaires de la -17- touche ou du bouton.
2.- Dispositif selon là revendication 1 , caractéri¬ sé en ce que les moyens précités de rappel magnétique de la touche ou du bouton en position de repos consti- 5 tuent également les moyens d'attraction magnétique du piston libre .
3.- Dispositif selon la ' revendication 1 ou 2 , caractérisé en ce que le piston libre comprend une tige . dirigée parallèlement à l' axe de déplacement de la
10 touche ou du bouton, et une plaque ou rondelle transver¬ sale de fer doux.
4.- Dispositif selon la revendication 3, caracté¬ risé en ce que la tige du piston libre s 'étend, libre¬ ment dans un trou traversant formé dans les moyens de
15 rappel magnétique solidaires de l 'extrémité inférieure de la touche ou du bouton, ladite rondelle de fer doux se trouvant au-dessus de ces moyensde rappel, et l ' extrémité inférieure de la tige s 'étendant sous ces moyens de rappel .
20 5*- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de rappel magnétique de la touche ou du bouton comprennent une plaque de fer doux ou de matériau analogue solidaire de l ' extrémité inférieure du corps de la touche ou du •
25 bouton et supportant une couche supérieure de matériau magnétique tel qu'un élastomère magnétique multipolaire , la plaque supérieure précitée étant réalisée en métal , par exemple en fer ou en acier .
6.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à
30 4, caractérisé en ce que les moyens de rappel magnéti¬ que de la touche ou du bouton comprennent une plaque ou rondelle de fer doux ou de matériau analogue , solidaire de l ' extrémité inférieure du corps de la touche , ladite plaque supérieure comprenant une couche de matériau
35 magnétique tel qu'uri élastomère magnétique multipolaire, recouverte par une plaque métallique par exemple en fer ou en acier ..
7.- Dispositif selon la revendication 6 , caractérisé en ce que - ladite plaque ou rondelle solidaire de l ' extré¬ mité inférieure de la touche ou du bouton supporte éga- lement une couche de matériau magnétique , tel qu'un élas¬ tomère magnétique multipolaire, disposée sous la rondel¬ le ou plaque solidaire de la tige du piston libre .
8.- Dispositif selon l 'une des revendications pré¬ cédentes, caractérisé en ce qu 'il comprend plusieurs pistons libres par touche ou par bouton.
9.- Dispositif selon l 'une des -revendications pré¬ cédent es , formant bouton-poussoir , caractérisé en ce que ladite plaque supérieure forme la paroi supérieure d'un boîtier dont le fond est fermé par ladite plaque infé- rieure portant- le ou les éléments de contact ou de commutation.
10.- Dispositif selon l 'une des revendications 1 à 8, formant un clavier à touches multiples , caractérisé en ce que ladite plaque supérieure forme une grille asso- ciée à une pluralité de touches précitées , la plaque infé¬ rieure précitée portant le ou les éléments de contact ou de commutation étant portée par ladite grille ou par le boîtier de l ' appareil sur lequel est monté ledit clavier.
11 . - Dispositif selon l 'une des revendications pré- cédantes , caractérisé en ce que la durée du signal préci¬ té produit par changement d ' état de conduction dudit élé¬ ment de contact ou de commutation est au moins égale à 60 % du temps total de manoeuvre de la touche ou du bou¬ ton correspondant .
12.- Dispositif selon l 'une des revendications pré¬ cédentes , caractérisé en ce que ledit élément de contact •ou de commutation est du type à contacts mécaniques fer¬ més par pression du piston libre , ou un élément électrique ou électronique de commutation changeant d ' état de con- duction par pression ou par rapprochement du piston libre.
O /_,. W
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