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FR3084514A1 - Commutateur electrique a effet tactile avec positionnement axial du troncon d'actionnement de l'actionneur souple - Google Patents

Commutateur electrique a effet tactile avec positionnement axial du troncon d'actionnement de l'actionneur souple Download PDF

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FR3084514A1
FR3084514A1 FR1856880A FR1856880A FR3084514A1 FR 3084514 A1 FR3084514 A1 FR 3084514A1 FR 1856880 A FR1856880 A FR 1856880A FR 1856880 A FR1856880 A FR 1856880A FR 3084514 A1 FR3084514 A1 FR 3084514A1
Authority
FR
France
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electrical contact
electric switch
actuating
movable
housing
Prior art date
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Granted
Application number
FR1856880A
Other languages
English (en)
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FR3084514B1 (fr
Inventor
Philippe Gauthier
David Ferration
Laurent Kubat
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C&K Components SAS
Original Assignee
C&K Components SAS
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Publication date
Application filed by C&K Components SAS filed Critical C&K Components SAS
Priority to FR1856880A priority Critical patent/FR3084514B1/fr
Priority to US17/262,069 priority patent/US11295908B2/en
Priority to PCT/EP2019/067981 priority patent/WO2020020597A1/fr
Priority to CN201980048430.1A priority patent/CN112534531A/zh
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Description

Commutateur électrique à effet tactile avec positionnement axial du tronçon d’actionnement de l’actionneur souple
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
L'invention concerne un commutateur électrique à effet tactile.
ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION
L'invention concerne plus particulièrement un commutateur électrique à effet tactile du type comportant un contact électrique mobile formant organe de déclenchement, par exemple en forme générale de dôme, sur lequel agit directement un corps d’actionnement en matériau élastique en une seule pièce.
De manière connue, le corps d’actionnement en matériau élastique en une seule pièce est agencé dans un boîtier du commutateur, et il comporte une partie centrale comportant une portion inférieure d'appui qui est orientée vers le bas en direction de la portion mobile en vis-à-vis du contact électrique mobile, et une portion supérieure de réception d’un effort d’actionnement qui est agencée pour recevoir un effort orienté globalement verticalement vers le bas.
L’effort d’actionnement peut être appliqué directement sur une face d’extrémité libre supérieure de ladite portion supérieure qui fait saillie verticalement vers le haut hors du boîtier.
La portion inférieure d'appui de la partie centrale qui est orientée vers le bas en direction de la portion mobile en vis-à-vis du contact électrique mobile peut être en appui axial permanent sans jeu - sur la portion mobile en vis-à-vis du contact électrique mobile.
A l’état de repos du commutateur (sans effort d’actionnement exercé par un utilisateur) - la portion inférieure d'appui de la partie centrale qui est orientée vers le bas peut - en variante - s’étendre en regard de la portion mobile en vis-à-vis du contact électrique mobile avec un jeu axial définissant une précourse d’actionnement.
Le corps d’actionnement comporte aussi une partie périphérique, reliée à sa partie centrale, qui supporte le corps d’actionnement élastique par rapport au boîtier.
Dans un tel type de commutateur, le contact électrique mobile comporte une portion périphérique annulaire, circulaire ou non, qui est en appui axial vers le bas contre une portion en visà-vis d’une surface de fond d’une partie d’embase du boîtier du commutateur en établissant un contact électrique avec au moins un contact électrique fixe agencé en vis-à-vis dans le fond de l’embase du boîtier.
Afin de maintenir cette portion périphérique du contact électrique mobile en appui axial vers le bas, le corps d’actionnement en matériau élastique peut comporter une partie intermédiaire radialement entre sa partie centrale et sa partie périphérique - de maintien de la portion périphérique du contact électrique mobile en appui axial sur ladite portion en vis-à-vis de ladite surface.
En vue de l’intégration et de l’utilisation d’un tel commutateur électrique dans un appareil ou sous-ensemble, il est souhaitable de pouvoir maîtriser avec précision la cote verticale du tronçon d’extrémité libre de la portion supérieure de la partie centrale du corps d’actionnement en matériau «élastique sur laquelle s’exerce l’effort d’actionnement.
L’invention vise à proposer une solution à ce problème.
BREF RESUME DE L'INVENTION
L'invention propose un commutateur électrique à effet tactile et à actionnement axial comportant :
- un boîtier réalisé en matériau isolant comportant une embase inférieure délimitant un logement ouvert verticalement vers le haut ;
- une pluralité de contacts électriques fixes indépendants qui sont disposés dans une surface de ladite embase qui est orientée verticalement vers le haut, et qui comportent au moins un premier contact électrique fixe et un deuxième contact électrique fixe ;
- un contact électrique mobile déformable élastiquement qui est agencé au-dessus de ladite surface de l'embase et qui comporte une portion périphérique en contact électrique avec le premier contact électrique fixe, et une portion centrale mobile, verticalement vers le bas, en direction du deuxième contact électrique fixe ;
- un corps d'actionnement en matériau élastique en une seule pièce qui est agencé dans le boîtier, et qui comporte :
i) une partie centrale d’actionnement comportant :
* une portion inférieure d’actionnement du contact électrique mobile qui est orientée vers le bas en direction de la portion mobile du contact électrique mobile, * et une portion supérieure de réception d’un effort d'actionnement qui est agencée pour recevoir un effort orienté globalement verticalement vers le bas, ii) une partie périphérique, reliée à la partie centrale, supportant le corps d'actionnement élastique par rapport au boîtier ;
caractérisé en ce que :
-- le boîtier réalisé en matériau isolant comporte un capot supérieur qui s’étend axialement vers le haut au-dessus de l’embase inférieure et dont une paroi supérieure comporte un trou à travers lequel s’étend axialement un tronçon d’extrémité supérieure libre de la portion supérieure de la partie centrale du corps d’actionnement, formant bouton poussoir d’actionnement du commutateur électrique ;
-- le capot supérieur comporte une surface interne de retenue ;
-- la portion supérieure de la partie centrale du corps d’actionnement comporte une surface de butée qui coopère avec ladite surface interne de retenue, vers laquelle elle est sollicitée élastiquement, pour déterminer une position haute de repos de la portion supérieure de la partie centrale du corps d’actionnement par rapport au boîtier ;
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- le capot supérieur comporte une paroi transversale supérieure dans laquelle est formé ledit trou, et ladite surface interne de retenue est une portion de la face interne de cette paroi transversale ;
- la portion supérieure de la partie centrale du corps d’actionnement est une portion étagée comportant au moins deux tronçons axiaux adjacents délimités par un épaulement dont la surface annulaire transversale constitue ladite surface de butée qui coopère avec ladite surface interne de retenue du capot ;
- le capot supérieur est fixé sur l’embase inférieure par soudage au laser ;
- le capot supérieur et l’embase inférieure sont assemblés selon un plan de joint périphérique qui s’étend dans un plan transversal orthogonal à l’axe d’actionnement du commutateur électrique ;
- le plan de joint s’étend selon une couronne continue ;
- le capot supérieur comporte une collerette inférieure annulaire de fixation du capot supérieur sur l’embase inférieure et un corps supérieur de forme tronconique ou cylindrique qui est rigidifié par des nervures axiales ;
- la partie périphérique du corps d’actionnement en matériau élastique est logée, avec jeu radial dans un logement de l’embase inférieure du boîtier ;
- la partie périphérique du corps d’actionnement comporte une lèvre périphérique annulaire qui est montée serrée axialement de manière étanche entre des portions opposées et en vis-à-vis de l'embase et du couvercle supérieur ;
l'embase inférieure comporte des éléments de positionnement et de maintien qui coopèrent avec la lèvre périphérique annulaire de la partie périphérique du corps d’actionnement ;
- le corps d’actionnement est rappelé élastiquement vers le haut par le contact électrique mobile déformable élastiquement qui est en appui élastique permanent contre la portion inférieure d'appui de la partie centrale du corps d’actionnement ;
- le contact mobile est agencé de façon que :
* dans un état normal de repos, la portion centrale mobile du contact électrique mobile est espacée dudit contact électrique central fixe ;
* lorsque le contact mobile est soumis à un effort d’actionnement d'une valeur prédéterminée verticalement vers le bas, la portion centrale mobile du contact électrique mobile est en contact avec le deuxième contact électrique fixe, de façon à relier électriquement les premier et deuxième contacts électriques fixes ;
- le corps d’actionnement est réalisé par moulage dans un matériau élastomère à base de silicone.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'un commutateur électrique selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue en perspective éclatée des différents composants constitutifs du commutateur électrique illustré à la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en perspective éclatée analogue à celle de la figure 2, selon un autre angle de vue ;
- la figure 4 est une vue de dessus de la partie inférieure formant embase du boîtier du commutateur électrique de la figure 1 ;
- la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4 sur laquelle on a représenté le contact électrique mobile en position montée dans l'embase illustrée à la figure 4 ;
- la figure 6 est une vue de dessus qui illustre les éléments de contact électrique fixes intégrés à l’embase illustrée à la figure 4 ;
- la figure 7 vue en perspective de détail de l’embase illustrée à la figure 4, qui est représentée en coupe selon le plan 7-7 de la figure 4 ;
- la figure 8 est une vue en perspective de détail du corps d’actionnement illustré aux figures 2 et 3, qui est représenté en coupe selon le plan 10-10 de la figure 9 ;
- la figure 9 est une vue de dessous du corps d’actionnement illustré aux figures 2, 3 et 8 ;
- la figure 10 est une du corps d’actionnement illustré à la figure 9, qui est représenté en coupe selon le plan 10-10 de la figure 9 ;
- la figure 11 est une vue de détail en perspective et en coupe par un plan axial qui illustre la coopération entre le corps d’actionnement et le capot supérieur du boîtier du commutateur illustré aux figures 1 à 3 ;
- la figure 12 est une vue de détail en coupe par un plan axial qui illustre la coopération entre le corps d’actionnement et le capot supérieur du boîtier du commutateur illustré aux figures 1 à 3 ;
- la figure 13 est une demi-vue schématique en coupe par un plan axial du commutateur illustré aux figures 1 à 3 ;
- la figure 14A est une vue en coupe, selon le plan de coupe des figures 11 à 13, qui illustre une partie centrale du sous-ensemble illustré aux figures 11 à 13, le commutateur électrique illustré aux figures 1 à 3 étant dans son état de repos sans course morte entre le corps d’actionnement et le contact électrique mobile ;
- la figure 14B est une vue analogue à celle de la figure 14A sur laquelle, en variante, le commutateur illustré aux figures 1 à 3 est dans son état de repos, mais avec une course morte entre le corps d’actionnement et le contact électrique mobile ;
- la figure 15 est une vue en perspective de dessus de l’embase inférieure du boîtier avec le contact mobile et le corps d’actionnement en place dans l’embase, ce dernier étant représenté en coupe par un plan horizontal passant par les quatre pieds d’appui du corps d’actionnement sur le contact électrique mobile ;
- la figure 16 est une vue de dessus du sous ensemble illustré à la figure 15 ;
- les figures 17 et 18 sont deux vues en perspective de dessus et de dessous d’une variante de réalisation du contact électrique mobile illustré aux figures 1 à 16, selon laquelle il est conçu sous la forme d’une étoile à quatre branches ; et
- la figure 18 est une vue analogue à celle de la figure 5 sur laquelle on a représenté le contact électrique mobile des figures 17 et 18 en position montée dans l'embase illustrée à la figure 4.
DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES
Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront désignés par des mêmes références.
Dans la suite de la description, on adoptera de manière non limitative des orientations longitudinale, verticale et transversale indiquées par le trièdre L,V,T des figures. On définit aussi un plan horizontal qui s'étend longitudinalement et transversalement.
L’axe général et central A du commutateur est parallèle à la direction verticale V et il est orienté du bas vers le haut.
L’effort F d’actionnement du commutateur est orienté globalement verticalement du haut vers le bas.
On a représenté notamment aux figures 1 à 16, un commutateur électrique 10 constitué essentiellement, verticalement de bas en haut, d'une embase inférieure 12, d'un contact électrique mobile 14, d'un corps d’actionnement 16, d'un bouton poussoir supérieur d’actionnement 18, et d’un capot ou couvercle supérieur 1 9.
L’embase inférieure 12 et le couvercle supérieur 19 forment le boîtier du commutateur électrique 10.
Ces composants sont empilés verticalement selon l’axe central A vertical du commutateur.
A titre non limitatif, la partie inférieure formant embase 12 est ici de forme parallélépipédique carré.
De même que le couvercle 19, l’embase inférieure 12 est réalisée en un ou plusieurs matériau(x) plastiques isolant de l'électricité.
L’embase 12 est délimitée vers le bas par une face inférieure horizontale 11.
L'embase 12 délimite un logement interne 20 qui est ouvert verticalement vers le haut et qui débouche dans une face supérieure annulaire plane horizontale 22 de l'embase 12.
Comme on peut le voir notamment à la figure 7, le logement 20 est délimité par une surface annulaire horizontale de fond 24 dans laquelle sont agencés, de manière fixe, un premier contact latéral ou périphérique 26 et un deuxième contact central 28, et par une autre surface annulaire périphérique intermédiaire 23 située plus haut.
Le premier contact électrique périphérique fixe 26 est en forme d’une bande conductrice annulaire qui s’étend ici sur un demi-cercle et qui comporte deux pattes radiales 27 réparties à 90 degrés d’angle, chacune en regard d’un angle de l’embase inférieure 12.
Le deuxième contact électrique central fixe 28 se présente sous la forme d’une pastille centrale conductrice qui s’étend en relief au-dessus du fond du logement interne 20 et qui est ici délimité par une face supérieure annulaire de contact 29 qui, comme on peut notamment le voir aux figures 7 et 13 s’étend dans un plan horizontal qui est légèrement décalé axialement vers le bas par rapport au plan de la face supérieure conductrice 25 du premier contact latéral fixe 26 qui est ici coplanaire à la surface de fond 24.
Les contacts et bornes électriques 26, 28, 30 et 32 appartiennent à deux éléments en matériau conducteur M1, M2 découpés et pliés qui sont noyés par surmoulage dans le matériau isolant de l’embase inférieure 12.
Le premier contact latéral fixe 26 est relié électriquement à des bornes externes 30 de raccordement électrique, tandis que le deuxième contact central fixe 28 est relié à une autre paire de bornes externes de raccordement 32.
La partie la plus inférieure du logement 20 délimitée par la surface 24 est délimitée par une paroi latérale verticale cylindrique concave 24L, tandis que la partie la plus supérieure du logement 20 délimitée par la surface 23 est délimitée par une paroi latérale verticale concave 23L de contour carré parallèle à la paroi latérale externe de l’embase inférieure 12.
Au droit de chacun des quatre angles de l’embase inférieure 12, la paroi latérale 24L comporte un évidement 31.
L'embase inférieure 12 comporte aussi quatre séries de paires de plots verticaux 34 qui s’étendent verticalement en saillie vers le haut au-dessus du plan de la surface annulaire 23 et qui, deux à deux, sont adjacents à un évidement 31.
Chaque plot 34 est délimité par une paroi externe verticale plane 35.
Le contact électrique central dit contact mobile 14 est un organe de déclenchement déformable élastiquement.
Dans ce mode de réalisation, le contact électrique 14 est en forme de dôme bombé avec sa convexité orientée vers le haut, et de contour circulaire.
Le contact électrique mobile 14 est reçu, avec jeu radial, dans la partie du logement 20 délimitée par la surface 24 et la paroi latérale 24L.
Le contact électrique mobile 14 comporte une première portion périphérique ou portion latérale annulaire 36 qui n'est pas mobile au sens de l'invention et qui, par sa face inférieure annulaire circulaire conductrice 38, est en contact électrique permanent avec la face supérieure 25 du contact électrique périphérique fixe 26.
Le contact électrique mobile 14 comporte une deuxième portion centrale 40 qui est déformable élastiquement.
La conception du contact électrique mobile 14 et son agencement dans l'embase inférieure 12 sont tels que, dans son état normal de repos illustré aux figures, la deuxième portion centrale mobile 40 du contact électrique mobile 14 est espacée verticalement selon l'axe A de la face supérieure annulaire 29 du deuxième contact fixe central 28 ; c'est-à-dire que la voie de commutation électrique entre le premier contact fixe latéral 26 et le deuxième contact fixe central 28 n'est pas établie.
Il n'y a alors pas de voie de commutation électrique établie entre les bornes externes 30 et 32.
Au-delà du contour circulaire de sa première portion périphérique ou portion latérale annulaire 36, le contact électrique mobile 14 comporte ici une paire de pattes radiales externes 37 diamétralement opposées qui sont coplanaires entre elles et coplanaires avec la face inférieure annulaire circulaire conductrice 38.
Chacune des deux pattes radiales externes 37 est reçue avec jeu dans un évidement 31 associé.
Ainsi, le contact électrique mobile 14 est globalement immobilisé en rotation par rapport à l’embase inférieure 12, en évitant ainsi l’apparition de phénomènes de micro corrosion locale résultants de frottements sur le contact fixe dus à d’éventuels déplacements en rotation du contact électrique mobile 14.
Celle des deux pattes radiales externes 37 qui est agencée au-dessus d’une des pattes radiales 27 du contact électrique périphérique fixe 26 (dans l’angle inférieur droit de la figure 5), participe aussi à la qualité du contact électrique.
Le contact électrique mobile 14 comporte aussi une portion centrale 40 qui est apte à recevoir un effort d’actionnement, orienté verticalement de haut en bas, pour provoquer une déformation élastique du contact électrique mobile 14 et, de manière connue, son changement d’état en vue d’amener la face inférieure conductrice de la portion centrale 40 en contact électrique avec le contact fixe central 28.
Le corps d'actionnement 16 est un composant réalisé en une seule pièce en un matériau déformable élastiquement tel qu'un matériau élastomère ou synthétique.
un caoutchouc naturel ou
Le corps d’actionnement 16 se présente sous la forme générale d’une plaque située en partie basse qui s’étend dans un plan horizontal.
Le corps d’actionnement 16 comporte une partie latérale ou partie périphérique 42, une partie centrale d’actionnement 44 et une partie intermédiaire 46 qui relie entre elles la partie périphérique 42 et la partie centrale d’actionnement 44.
La plaque du corps d’actionnement 16 est de forme générale externe carrée et elle est dimensionnée de manière à pouvoir être reçue dans le logement 20 de l’embase inférieure 12.
Plus précisément, la plaque du corps d’actionnement 16 est reçue dans la partie supérieure du logement 20 qui est délimitée verticalement vers le bas par la surface annulaire 23, et latéralement par la paroi latérale 23L.
À cet effet, la partie périphérique 42 est délimitée latéralement vers l’extérieur par une paroi latérale verticale 48 de contour carré complémentaire de celui de la paroi latérale 23L de manière à être reçue avec un léger jeu radial.
La partie périphérique 42 est délimitée verticalement vers le haut par une surface plane horizontale 50, tandis qu’elle comporte à sa partie basse une lèvre périphérique inférieure 52 de profil triangulaire qui, en position montée de la plaque inférieure du corps d’actionnement 16 dans l’embase inférieure 12, est en appui contre la surface annulaire 23.
Le dimensionnement et le positionnement de la lèvre périphérique inférieure 52 sont tels que, lors de la mise en place du corps d’actionnement 16 dans l’embase inférieure 12, puis lors de son serrage axial par le couvercle 19, elle coopère avec les plots 34 pour la positionner, la maintenir et/ou éviter des déformations non souhaitées de cette partie périphérique 42 du corps d’actionnement 16 qui assure à la fois son support par rapport à l’embase inférieure 12 et l’étanchéité de la partie du logement 20 qui est située en dessous du corps d’actionnement 16 et dans laquelle sont situés les contacts électriques fixe 28 et 26, et le contact électrique mobile 14.
Sous la face inférieure 47 de sa portion intermédiaire 46, le corps d’actionnement 16 comporte, ici à titre d’exemple non limitatif, quatre pieds 56 dont chacun s’étend globalement vers le bas et dont chacun est délimité par une arête inférieure 57.
Chacun des quatre pieds 56 est ici agencé au droit d’un angle associé du corps d’actionnement 16 de contour carré.
Les quatre pieds 56 sont agencés sur un même cercle centré sur l’axe central A.
Les quatre arêtes inférieures 57 s’étend sensiblement dans un même plan horizontal qui est décalé verticalement vers le bas par rapport au plan dans lequel s’étend l’arrête inférieure 53 de la lèvre périphérique 52.
En position montée de la plaque inférieure du corps d’actionnement 16 dans l’embase inférieure 12, les quatre pieds 56 s’étendent verticalement vers le bas en dessous du plan de la surface annulaire horizontale 23.
En position montée et assemblée de l’ensemble des composants du commutateur électrique 10, et notamment du corps d’actionnement 16 logé et serré dans le logement 20 de l’embase inférieure 12, chacun des pieds 56 est dimensionné et positionné de manière à être susceptible d’être en appui ponctuel, ou sensiblement ponctuel, axialement vers le bas sur une zone en vis-à-vis de la face supérieure du contact électrique mobile 14.
Dans ce mode de réalisation, seulement deux des quatre pieds d’appui 56, diamétralement opposés, sont en appui chacun sur une portion en vis-à-vis du contact électrique mobile 14 qui est ici une patte radiale associée 37 du contact électrique mobile 14.
La partie centrale d’actionnement 44 du corps d’actionnement 16 comporte une portion inférieure 60 d’actionnement du contact électrique mobile 14 qui est délimitée verticalement vers le bas par un disque inférieur central 62 qui est apte à coopérer avec la portion en vis-à-vis de la face supérieure de la portion centrale 40 du contact électrique mobile 14.
La partie centrale d’actionnement 44 du corps d’actionnement 16 comporte aussi une portion supérieure 64 qui est délimitée verticalement vers le haut par un disque supérieur central 66 qui est apte à recevoir un effort F d’actionnement du commutateur électrique 10 en vue de provoquer le changement d’état du contact électrique mobile 14 pour établir la voie de commutation électrique entre les contacts électriques fixes 26 et 28.
La partie centrale 44 du corps d’actionnement 16 comporte ainsi une portion supérieure 64 qui se présente sous la forme d’un tronçon supérieur qui s’étend axialement vers le haut en saillie au-delà du plan de la face supérieure 50 de la partie périphérique 42.
Pour appliquer un effort d’actionnement sur la portion supérieure 64 du corps d’actionnement 16, cette portion supérieure 64 présente une structure étagée avec un tronçon inférieur 64i de plus grand diamètre et un tronçon supérieur de plus petit diamètre 64s qui sont délimités axialement l’un par rapport à l’autre par un épaulement annulaire 178 qui joue le rôle d’une surface de butée pour déterminer la position axiale haute de repos du tronçon supérieur 64s d’actionnement par rapport au capot 19 et au boîtier 12-19.
Le capot supérieur 19 est une pièce métallique ou une pièce moulée en matière plastique rigide.
Le capot supérieur 19 comporte une plaque horizontale inférieure 80 de fixation du capot supérieur 19 sur l’embase inférieure 12 et de serrage axial étanche de la partie périphérique 42 du corps d’actionnement 16.
La plaque inférieure 80 est percée centralement et elle est délimitée verticalement vers le bas par une face inférieure horizontale 82.
Ainsi, le capot supérieur 19 comporte une collerette annulaire inférieure.
Au-dessus de la plaque inférieure 80, le capot supérieur 19 se prolonge axialement vers le haut par un corps cylindrique creux 84 qui est percé centralement par un trou axial débouchant 85 et qui est ici rigidifié par des nervures axiales extérieures 86.
La paroi supérieure 88 du capot supérieur 19 est une paroi annulaire à travers laquelle s’étend axialement le tronçon supérieur d’extrémité libre et de plus petit diamètre 64s de la portion supérieure étagée 64 du corps d’actionnement 16.
Dans l’état de repos illustré notamment à la figure 1, et à titre non limitatif, la face supérieure 66 du tronçon supérieur de plus petit diamètre 64s est ici décalée verticalement vers le haut par rapport à la paroi supérieure 88 du capot supérieur 19.
Pour retenir axialement vers le haut le tronçon supérieur 64s de la partie centrale 44 du corps d’actionnement 16 et déterminer sa position verticale dans l’état de repos, le corps cylindrique creux 84 du capot supérieur 19 délimite un épaulement radial interne 90 - orienté verticalement vers le bas qui constitue une surface de retenue qui est apte à coopérer avec l’épaulement en vis-à-vis 178 orienté verticalement vers le haut du tronçon supérieur 64s.
L’épaulement 90 est ici constitué par la face annulaire inférieure interne de la paroi supérieure 88 du capot supérieur 19.
Pour déterminer la position verticale précise de repos par appui mutuel des surfaces 178 et 90, et pour éviter les bruits parasites dus aux vibrations auxquelles le commutateur électrique 10 pourrait être soumis, la portion centrale 44 du corps d’actionnement doit être rappelée élastiquement verticalement vers le haut.
Comme illustré schématiquement à la figure 14b, un tel effet ou effort de rappel élastique peut être assuré par le corps d’actionnement 16 dont l’élasticité propre peut, dans son état de repos, permettre d’appliquer un tel effort de rappel à sa partie centrale 44. Une telle solution peut alors être associée à une conception dans laquelle, dans l’état de repos, il existe un jeu vertical ou axial « J » entre le disque inférieur d’appui 62 de la partie centrale 60 du corps d’actionnement 16 et la portion centrale en vis-à-vis de la face supérieure du contact électrique mobile 14. Ainsi, il est alors possible de disposer d’une précourse ou course morte d’actionnement avant d’agir effectivement sur le contact électrique mobile 14.
En variante, et comme illustré à la figure 14A, le rappel élastique verticalement vers le haut de la partie centrale 44 de l’organe d’actionnement 16 peut aussi est associé à une conception sans course morte dans laquelle le disque inférieur d’appui 62 est toujours en contact avec la portion centrale en visà-vis de la face supérieure du contact électrique mobile 14, sans jeu axial, le contact électrique mobile 14 étant alors légèrement comprimé axialement en assurant un rattrapage des jeux axiaux de l’ensemble.
Pour l’assemblage et la fixation du capot supérieur 19 sur l’embase inférieure 12, les deux composants sont assemblés selon un plan de joint périphérique annulaire continu P qui correspond au plan de contact des surfaces planes et horizontales annulaires 22 de l’embase inférieure 12 et 82 de la collerette inférieure 80 du capot supérieur 19.
Le plan de joint P s’étend ainsi dans un plan horizontal globalement orthogonal à l’axe A d’actionnement du commutateur électrique 1 0.
Le choix des matériaux constitutifs de l’embase inférieure 12 et du capot supérieur 19 est tel qu’il permet une fixation par soudage au laser ou « soudage laser ».
Grâce à une telle conception et une telle technique d’assemblage et de fixation, le boîtier 12-19 présente une grande rigidité et il ne se déforme pas lorsque le commutateur électrique 10 est par exemple fixé par soudage sur une plaque à circuits imprimés.
Cette technique d’assemblage permet aussi d’assurer une bonne étanchéité au niveau du plan de joint P.
Comme cela sera expliqué plus loin, cette technique permet encore une grande constance et régularité des différentes cotes fonctionnelles internes et externes du commutateur électrique.
La collerette inférieure 80 du capot supérieur 19 s’étend radialement vers l’intérieur bien au-delà de la face supérieure annulaire 22 de l’embase inférieure 20.
Ainsi, en coopération avec la face horizontale supérieure 50 de la partie périphérique 42 du corps d’actionnement 16, la face horizontale inférieure 82 constitue une surface de serrage étanche, par compression axiale, de cette partie périphérique 42 et notamment de la lèvre périphérique 52 contre la surface en visà-vis 23 de l’embase inférieure 12.
En association avec la conception très rigide du couvercle 19, qui résulte notamment de la présence des nervures 86, le soudage laser entre les deux surfaces au niveau du plan de joint P confère à l’ensemble une très grande capacité de résistance en cas de surcharge lors de l’actionnement qui est alors transmise à la paroi supérieure annulaire 88 du capot supérieur 19 et encaissée par le capot supérieur 19 et l’embase inférieure 12, sans déformations ni risque de désolidarisation des deux composants du boîtier.
VARIANTE DE REALISATION DU CONTACT ELECTRIQUE
MOBILE (FIGURES 17 A 19)
On a représenté aux figures 17 à 19 une variante de réalisation du contact électrique mobile 14.
Tout en assurant la même fonction d’organe de déclenchement et de commutation des contact s électriques fixes 26 et 28, que celle assurée par le contact électrique illustrés aux figures 1 à 13, le contact électrique selon cette variante se présente sous une forme générale d’une étoile à plusieurs branches, ici à quatre branches.
Ainsi, le contact électrique mobile 14 comporte quatre branches 92, réparties angulairement à 90 degrés d’angle et qui s’étendent radialement vers l’extérieur à partir de la partie centrale mobile 40.
Chaque branche s’étend aussi verticalement vers le bas par rapport à la partie centrale mobile 40.
Chaque branche radiale comporte un tronçon d’extrémité libre 94 qui est reçu avec jeu dans un évidement associé 31 de l’embase inférieure 12.
Les quatre tronçons d’extrémité libre sont coplanaires et sont agencés sur un même cercle centré sur l’axe A.
La face inférieure conductrice de chaque tronçon d’extrémité libre 94 est en appui vertical vers le bas sur la surface 24. Deux de ces tronçons d’extrémité libre 94 sont en contact avec la face supérieure conductrice des pattes radiales 27 du contact électrique périphérique fixe 26.
En considérant la figure 19, il s’agit des deux tronçons d’extrémité libre 94 de la partie inférieure de la figure.
Selon cette variante, ce sont les tronçons d’extrémité libre 94 qui sont reçus dans les évidements 31 qui assurent l’immobilisation angulaire du contact électrique mobile 14 autour de l’axe A.
Chacun des pieds 56 d’appui du corps d’actionnement 16 est ici en appui verticalement vers le bas sur une zone d’appui associée en vis-à-vis d’une branche radiale 92.
L’utilisation d’un contact électrique mobile à plusieurs branches selon la variante permet de disposer d’une course d’actionnement-déclenchement plus importante.
Sur la représentation schématique de la figure13, on a illustré la maîtrise des cotes dimensionnelles selon l’axe vertical qui résulte de la conception selon le troisième mode de réalisation.
Ainsi, dans l’état de repos du commutateur électrique 10 dans lequel, en l’absence d’effort d'actionnement exercé sur la face supérieure 66 du corps d’actionnement :
- la face supérieure 66 du corps d’actionnement est à une cote précise et déterminée « C4 »de la face inférieure 11 du boîtier 12-19 du fait de la coopération des surfaces 90 et 178 ;
- la face supérieure 66 du corps d’actionnement est à une cote précise et déterminée « C3 »de la surface de retenue 90 formée dans le capot supérieur 19 ;
- la surface de retenue 90 formée dans le capot supérieur 19 est à une cote précise « C2 >> par rapport à la face inférieure 82 du capot supérieur 19 ;
- le plan de joint « P >> des surfaces inférieure 82 du capot supérieur 19 et supérieure 22 de l’embase inférieure 12 est à une cote précise « C1 >> de la face inférieure 11 de l’embase inférieure 12.
Comme indiqué précédemment, la très grande rigidité des composants du boîtier et le soudage par laser permet de garantir la constance de ces différentes cotes fonctionnelles, et notamment des cotes « C2 » et « C4 ».
Quel que soit le mode de réalisation considéré et à titre de variante non représentée, les appuis ponctuels peuvent être réalisés à la faveur de portions en saillie ou en relief formées sure des zones de la face supérieure du contact électrique mobile.
Le corps d'actionnement 16 en une seule pièce peut être bi-matières ou en deux parties collées et/ou co-moulées etc. Une telle conception peut permettre de réaliser le tronçon supérieur 64s faisant fonction de bouton poussoir avec une rigidité/dureté supérieure à celle du reste du corps d’actionnement 16.
L’invention n’est pas limitée à un corps d’actionnement de forme générale externe carrée. Par exemple, la partie périphérique peut être délimitée latéralement vers l’extérieur par une paroi latérale verticale de contour cylindrique circulaire complémentaire de celui concave de la paroi latérale de manière à être reçue avec un léger jeu radial.
En variante non représentée, en position montée et assemblée de l’ensemble des composants du commutateur électrique, et notamment du corps d’actionnement logé et serré dans le logement de l’embase inférieure, chacun des pieds peut être positionné radialement de manière à être susceptible d’être en appui ponctuel, ou sensiblement ponctuel, axialement vers le bas sur une zone en vis-à-vis de la périphérie de la face supérieure du contact électrique mobile, l’ensemble des pieds étant par exemple agencés sensiblement sur un même cercle.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS
    1. Commutateur électrique (10) à effet tactile et à actionnement axial comportant :
    - un boîtier (12, 19) réalisé en matériau isolant comportant une embase inférieure (12) délimitant un logement (20) ouvert verticalement vers le haut ;
    - une pluralité de contacts électriques fixes indépendants qui sont disposés dans une surface (24) de ladite embase (12) qui est orientée verticalement vers le haut, et qui comportent au moins un premier contact électrique fixe (26) et un deuxième contact électrique fixe (28) ;
    un contact électrique mobile (14) déformable élastiquement qui est agencé au-dessus de ladite surface (24) de l'embase (12) et qui comporte une portion périphérique (36, 37, 38) en contact électrique avec le premier contact électrique fixe (26), et une portion centrale (40) mobile, verticalement vers le bas, en direction du deuxième contact électrique fixe (28) ;
    - un corps d’actionnement en matériau élastique (16) en une seule pièce qui est agencé dans le boîtier (12, 19), et qui comporte :
    i) une partie centrale d’actionnement (44) comportant :
    * une portion inférieure (60) d’actionnement du contact électrique mobile (14) qui est orientée vers le bas en direction de la portion mobile (40) du contact électrique mobile (14), * et une portion supérieure (64) de réception d’un effort (F) d’actionnement qui est agencée pour recevoir un effort orienté globalement verticalement vers le bas, ii) une partie périphérique (42), reliée à la partie centrale (60), supportant le corps d’actionnement élastique (16) par rapport au boîtier (12, 19) ;
    caractérisé en ce que :
    -- le boîtier réalisé en matériau isolant comporte un capot supérieur (19) qui s’étend axialement vers le haut au-dessus de l’embase inférieure (12) et dont une paroi supérieure comporte un trou (85) à travers lequel s’étend axialement un tronçon (64s) d’extrémité supérieure libre de la portion supérieure (64) de la partie centrale (44) du corps d’actionnement, formant bouton poussoir d’actionnement du commutateur électrique (10) ;
    -- le capot supérieur (19) comporte une surface interne (90) de retenue ;
    -- la portion supérieure (64) de la partie centrale (44) du corps d’actionnement (16) comporte une surface de butée (178) qui coopère avec ladite surface interne de retenue (90), vers laquelle elle est sollicitée élastiquement, pour déterminer une position haute de repos de la portion supérieure (64) de la partie centrale (44) du corps d’actionnement (16) par rapport au boîtier (12, 19).
  2. 2. Commutateur électrique (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capot supérieur (19) comporte une paroi transversale supérieure dans laquelle est formé ledit trou (85), et en ce que ladite surface interne de retenue (90) est une portion de la face interne de cette paroi transversale.
  3. 3. Commutateur électrique (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion supérieure (64) de la partie centrale (44) du corps d’actionnement (16) est une portion étagée comportant au moins deux tronçons axiaux adjacents (64i, 64s) délimités par un épaulement (178) dont la surface annulaire transversale constitue ladite surface de butée qui coopère avec ladite surface interne de retenue (90) du capot (19).
  4. 4. Commutateur électrique (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capot supérieur (19) est fixé sur l’embase inférieure par soudage au laser.
  5. 5. Commutateur électrique (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le capot supérieur (19) et l’embase inférieure (12) sont assemblés selon un plan de joint périphérique (P) qui s’étend dans un plan transversal orthogonal à l’axe (A) d’actionnement du commutateur électrique (10).
  6. 6. Commutateur électrique (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit plan de joint (P) s’étend selon une couronne continue.
  7. 7. Commutateur électrique (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capot supérieur (19) comporte une collerette inférieure annulaire (80) de fixation du capot supérieur (19) sur l’embase inférieure (12) et un corps supérieur (84) de forme tronconique ou cylindrique qui est rigidifié par des nervures axiales (86).
  8. 8. Commutateur électrique (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie périphérique (42) du corps d'actionnement en matériau élastique (16) est logée, avec jeu radial dans un logement (23L) de l’embase inférieure (12) du boîtier (12, 19).
  9. 9. Commutateur électrique (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie périphérique (42) du corps d'actionnement (16) comporte une lèvre périphérique annulaire (52) qui est montée serrée axialement de manière étanche entre des portions opposées et en vis-à-vis (23, 82) de l'embase (12) et du couvercle supérieur (19).
  10. 10. Commutateur électrique (10) selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'embase inférieure (12) comporte des éléments (34) de positionnement et de maintien qui coopèrent avec la lèvre périphérique annulaire (52) de la partie périphérique (42) du corps d'actionnement (16).
  11. 11. Commutateur électrique (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps d'actionnement (16) est rappelé élastiquement vers le haut par le contact électrique mobile déformable élastiquement (14) qui est en appui élastique permanent contre la portion inférieure (60) d'appui de la partie centrale (44) du corps d'actionnement (16).
  12. 12. Commutateur électrique (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact mobile (14) est agencé de façon que :
    * dans un état normal de repos, la portion centrale mobile
    5 (40) du contact électrique mobile (14) est espacée dudit contact électrique central fixe (28, 29) ;
    * lorsque le contact mobile (14) est soumis à un effort d’actionnement (F) d'une valeur prédéterminée verticalement vers le bas, la portion centrale mobile (40) du contact électrique ίο mobile (14) est en contact avec le deuxième contact électrique fixe (28, 29), de façon à relier électriquement les premier (26) et deuxième (28) contacts électriques fixes.
  13. 13. Commutateur électrique (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps d’actionnement (16) est réalisé par
  14. 15 moulage dans un matériau élastomère à base de silicone.
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