Commutateur à poussoir sécurisé compact à double contact |
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申请号 | EP11192477.5 | 申请日 | 2011-12-07 | 公开(公告)号 | EP2463882B1 | 公开(公告)日 | 2018-10-31 |
申请人 | THALES; | 发明人 | Bigand, Jean-Louis; | ||||
摘要 | |||||||
权利要求 | |||||||
说明书全文 | La présente invention concerne un commutateur à poussoir sécurisé compact à double contact. Elle s'applique notamment au domaine des commutateurs électriques à poussoir mono-fonction, ou à fonction redondée ou sécurisée, destinés à l'enclenchement de fonctions critiques, par exemple utilisé dans le domaine aéronautique. Les commutateurs électriques destinés à l'enclenchement de fonctions critiques, utilisés par exemple sur des planches de bord d'aéronefs, doivent répondre à un certain nombre de contraintes. Notamment, certaines fonctions requièrent que leur mise en opération soit effectuée via la pression sur un commutateur redondé d'un point de vue électrique, c'est-à-dire établissant simultanément le contact électrique pour au moins deux circuits électriques mettant par exemple en oeuvre une fonction unique, les deux circuits électriques ne présentant pas de mode électrique commun. C'est par exemple le cas, dans des aéronefs, pour des commutateurs d'enclenchement d'un dispositif de pilote automatique. Pour de telles applications, il est également préférable que les commutateurs disposés sur la planche de bord soient de structure compacte. En outre, il est souhaitable que la sensation tactile procurée à un utilisateur par le commutateur lors d'une action sur celui-ci soit agréable, et restitue une information en retour permettant à l'utilisateur de confirmer le bon aboutissement de l'action initiée. Des commutateurs à poussoir de type commutateurs "à dômes", parfois désignés suivant la terminologie anglaise "dome switches" sont notamment communément utilisés dans les planches de bord d'aéronefs. Dans ce type de commutateurs, la commutation électrique s'effectue par l'effondrement ou "déflexion" d'un dôme cloquant élastique conducteur contre deux conducteurs à relier. Les commutateurs à dôme ne sont pas intrinsèquement pourvus de systèmes permettant d'assurer la redondance électrique ; cependant, il existe des solutions connues de la technique, de commutateurs à dôme sécurisés. Notamment, selon une technique connue, un commutateur permet par une action mécanique, l'activation de deux contacts électriques positionnés l'un à côté de l'autre et activés par une même surface du commutateur. L'ensemble peut former un commutateur à poussoir qu'il est possible de rapporter par exemple en face avant d'une planche de bord, par exemple par soudage. Un inconvénient lié à cette solution technique, réside dans le fait que la réalisation d'un tel commutateur est délicate, dans la mesure où les deux contacts électriques doivent être activés simultanément. L'activation simultanée des deux contacts électriques est d'autant plus délicate lorsque l'appui du poussoir du commutateur est opéré sur les bords ou bien l'arrête de celui-ci. En effet, dans un tel cas, il est possible que seul un contact sur les deux se fasse. Il est possible de pallier cet inconvénient en équipant le commutateur de dispositifs de guidage précis, au détriment du coût de fabrication, et au prix de frottements parasites nuisant au confort pour l'utilisateur. En outre les systèmes de guidage peuvent entraîner des problèmes de blocage du commutateur, dus par exemple à des phénomènes d'arc-boutement. D'ailleurs, le document Un but de la présente invention est de pallier au moins les inconvénients précités, en proposant un commutateur à poussoir sécurisé de structure compacte, et procurant un confort d'utilisation amélioré. Un avantage de l'invention réside dans le fait que la réalisation pratique d'un commutateur selon un des modes de réalisation décrits, présente un coût raisonnable. Un autre avantage de l'invention réside dans le fait qu'un commutateur suivant l'un des modes de réalisation décrits offre une sûreté de fonctionnement, une fiabilité et une durée de vie améliorées. A cet effet, l'invention a pour objet un commutateur selon la revendication 1. Dans un mode de réalisation de l'invention, les moyens de commutation peuvent être formés par un dôme inférieur. Dans un mode de réalisation de l'invention, les moyens de commutation peuvent être formés par une lamelle métallique souple. Dans un mode de réalisation de l'invention, lesdits premier et second circuits électriques peuvent ne pas présenter de mode commun électrique. Dans un mode de réalisation de l'invention, lesdits premier et second circuits électriques peuvent assurer l'activation d'une fonction redondée ou sécurisée. Dans un mode de réalisation de l'invention, le commutateur à poussoir peut comprendre une pièce mobile intermédiaire disposée en dessous du dôme supérieur et en dessus des moyens de commutation, la pièce mobile intermédiaire étant électriquement conductrice au moins dans sa partie supérieure, et reliée électriquement au contact secondaire du dôme supérieur, l'effondrement du dôme supérieur entraînant la fermeture dudit premier circuit électrique, et l'enfoncement des moyens de commutation étant entraîné par le déplacement de la pièce mobile intermédiaire, la surface supérieure du dôme inférieur et/ou la surface inférieure de la pièce mobile intermédiaire étant électriquement isolante. Dans un mode de réalisation de l'invention, la pièce mobile intermédiaire peut être disposée sur une poutre flexible et électriquement conductrice, la poutre étant fixée en au moins un point du contact secondaire du dôme supérieur par des moyens de fixation. Dans un mode de réalisation de l'invention, ledit contact primaire et/ou le contact secondaire du dôme supérieur, et/ou le contact primaire et/ou le contact secondaire des moyens de commutation peuvent être formés par des métallisations réalisées sur une carte de circuit imprimé ou par des lamelles métalliques encapsulées. Dans un mode de réalisation de l'invention, le commutateur à poussoir selon l'un des modes de réalisation de l'invention peut être directement rapporté sur une carte de circuit imprimé. Dans un mode de réalisation de l'invention, le commutateur à poussoir selon l'un des modes de réalisation de l'invention peut être disposé dans un boitier apte à être rapporté sur une planche de bord. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description, donnée à titre d'exemple, faite en regard des dessins annexés qui représentent :
En référence à la Avantageusement, le diamètre du dôme supérieur 11 est choisi plus grand que le diamètre du dôme inférieur 12. Selon une spécificité de la présente invention, l'effondrement du dôme supérieur 11 doit entraîner de manière systématique l'effondrement du dôme inférieur 12, de manière à ce qu'un même effort d'activation exercée par l'utilisateur sur le plongeur 10, permette l'effondrement des deux dômes 11, 12. Ainsi, l'effort requis pour l'effondrement du dôme supérieur 11 est supérieur à l'effort requis pour l'effondrement du dôme inférieur 12. Une pièce mobile intermédiaire 13 est disposée entre le dôme supérieur 11 et le dôme inférieur 12. Le plongeur 10 et les dômes 11, 12 peuvent par exemple être à symétrie de révolution autour d'un axe vertical, le plongeur 10 étant par exemple disposé dans une cage non représentée sur la figure, limitant ses mouvements à un degré de liberté dans la direction de l'axe vertical. Dans l'exemple illustré par les figures, le plongeur 10, les dômes 11, 12 et la pièce mobile intermédiaire 13 présentent des axes principaux alignés avec l'axe vertical précité. Le plongeur 10 peut être réalisé dans un matériau de type élastomère dont les caractéristiques fournissent un bon confort à un utilisateur exerçant une pression sur celui-ci, et peut par exemple être recouvert d'un capot souple réalisé dans un matériau élastomère, ou bien d'un capot rigide, non représenté sur les figures. Le dôme supérieur 11 repose sur un contact primaire 111 et est en contact électrique avec ce dernier. Le contact primaire 111 peut par exemple être formé par une piste métallique d'une carte de circuit imprimé. Au repos, c'est-à-dire en l'absence d'effort exercé sur celui-ci, le faîte du dôme supérieur 11 occupe une position nominale dite "haute". Le dôme inférieur 12 repose sur un contact primaire 121 et est en contact électrique avec ce dernier, pouvant par exemple également être formé par une piste métallique d'une carte de circuit imprimé. Lorsqu'une pression appropriée est exercée sur le dôme inférieur 12, le faîte de celui-ci vient, après déflexion, en contact avec un contact secondaire 122 du dôme inférieur 12. La surface inférieure 12a du dôme inférieur 12 est électriquement conductrice. Ainsi que cela est illustré par la La déflexion du dôme inférieur 12 est opérée par le déplacement de la pièce mobile intermédiaire 13. Le déplacement de la pièce mobile intermédiaire 13 est provoqué par la déflexion du dôme supérieur 11, elle-même provoquée par la pression par un utilisateur du plongeur 10. D'une manière similaire au dôme inférieur 12, le faîte du dôme supérieur 11 occupe en l'absence d'efforts exercés sur le plongeur 10, une position nominale dite "haute", et une position basse après déflexion. Aussi, la surface inférieure 11a du dôme supérieur 11 est électriquement conductrice. La pièce mobile intermédiaire 13 est réalisée dans un matériau électriquement conducteur, au moins dans sa partie supérieure. La pièce mobile intermédiaire 13 est reliée électriquement au contact secondaire 112 du dôme supérieur 11. Ainsi que cela est illustré dans les exemples présentés par les Il est à noter que la pièce mobile intermédiaire 13 est indépendante, d'un point de vue mécanique, des dômes supérieur 11 et inférieur 12. La pièce mobile intermédiaire 13 procure également l'avantage de former un actuateur approprié au diamètre moindre du dôme inférieur 12, c'est-à-dire un actuateur dont les dimensions peuvent être choisies de manière à être compatible des dimensions du dôme inférieur 12. De la sorte, il est possible de garantir une durée de vie prolongée du dôme de plus petit diamètre. Ainsi, lorsque le faîte du dôme supérieur 11 est en contact avec la partie supérieure de la pièce mobile intermédiaire 13, un contact électrique est réalisé entre le contact secondaire 112 et le contact primaire 111 du dôme supérieur 11, via la poutre 130, la pièce mobile intermédiaire 13 et la surface inférieure 11a électriquement conductrice du dôme supérieur 11, ces deux éléments étant alors en contact direct l'un avec l'autre. De sorte qu'il n'existe pas de mode électrique commun entre les deux circuits électriques fermés par la déflexion des dômes 11, 12 : c'est-à-dire respectivement le premier circuit électrique formé par le contact primaire 111 et le contact secondaire 112 du dôme supérieur 11, et le second circuit électrique formé par le contact primaire 121 et le contact secondaire 122 du dôme inférieur 12, la surface supérieure 12b du dôme inférieur 12 et/ou la surface inférieure de la pièce mobile intermédiaire 13 peuvent par exemple être recouvertes d'un matériau électriquement isolant, formé par exemple par une couche de vernis ou un film isolant ou par l'ajout d'une pièce réalisée dans un matériau plastique. D'une manière typique, lorsqu'aucune force n'est exercée par l'utilisateur sur le plongeur 10, alors les éléments formant la chaîne comprenant notamment : dôme supérieur 11, pièce mobile intermédiaire 13, dôme inférieur 12 et contact secondaire 122 du dôme inférieur 12 ne sont pas en contact direct les uns avec les autres. Lorsque sous la pression du plongeur 10, les dômes supérieur et inférieur 11, 12 se trouvent après déflexion en leurs positions basses respectives, tous les éléments précités sont en contact les uns avec les autres, et les premier et second circuits électriques précités sont alors fermés. Les
Le déplacement du plongeur 10 impose alors, via les éléments intermédiaires situés entre celui-ci et le dôme inférieur 12, un déplacement du faîte du dôme inférieur 12 jusqu'à ce que celui-ci parvienne en butée, où le contact électrique entre la surface inférieure 12a du dôme inférieur 12 et le contact secondaire 122 du dôme inférieur 12 est établi, c'est-à-dire où le second circuit électrique est fermé, ainsi que cela est illustré par la Le dimensionnement des dômes supérieur et inférieur 11, 12, de la pièce mobile intermédiaire 13, la configuration et les caractéristiques des éléments précités, sont définies de manière à ce que la déflexion du dôme supérieur 11 entraîne la déflexion du dôme inférieur 12, et que la fermeture des deux circuits électriques précités se réalise de manière simultanée ou quasi-simultanée, soit typiquement dans un intervalle de l'ordre de la microseconde, correspondant à l'enchaînement des configurations décrites précédemment et illustrées par les Notamment, les caractéristiques de course-effort des dômes 11, 12 sont définies de manière à ce que la sensation tactile de l'utilisateur soit semblable à la sensation procurée par la pression d'un commutateur simple de type classique. Ainsi, l'effort requis par l'utilisateur pour provoquer l'effondrement des deux dômes 11, 12 peut avantageusement être au plus égal à l'effort requis pour l'effondrement du dôme supérieur 11 seul. Un exemple de ces caractéristiques est décrit ci-après en référence à la Il est à noter que dans l'exemple de commutateur décrit ci-dessus en référence aux La Une première courbe d'effort 21 représente la force appliquée au faîte du dôme supérieur 11, en fonction de la course de celui-ci, depuis sa position haute jusqu'à sa position basse. De la même manière, une seconde courbe d'effort 22 représente la force appliquée au faîte du dôme inférieur 12, en fonction de la course de celui-ci, depuis sa position haute jusqu'à sa position basse. D'une manière typique, en référence à la première courbe d'effort 21 et en omettant dans un premier temps l'influence du dôme inférieur, l'effort à exercer par l'utilisateur est croissant dès lors que l'enfoncement du dôme supérieur est initié, jusqu'à un point illustré par le sommet de la première courbe d'effort 21, correspondant au retournement du dôme supérieur. A partir du point de retournement, l'effort décroît jusqu'à la déflexion complète du dôme supérieur, correspondant à un point de butée mécanique et de connexion électrique. L'allure de la première courbe d'effort 21 est sensiblement symétrique autour de l'axe vertical passant par le point de retournement. D'une manière similaire, en référence à la seconde courbe d'effort 22 et en omettant l'influence du dôme supérieur, l'effort exercé sur le dôme inférieur est croissant dès lors que l'enfoncement du dôme inférieur est initié, jusqu'à un point illustré par le sommet de la seconde courbe d'effort 22, correspondant au retournement du dôme inférieur. A partir du point de retournement, l'effort décroît jusqu'à la déflexion complète du dôme inférieur, correspondant à un point de butée mécanique et de connexion électrique. L'allure de la seconde courbe d'effort 22 est sensiblement symétrique autour de l'axe vertical passant par le point de retournement. Dans l'exemple illustré par la Les La La La La La Le plongeur 10, le dôme supérieur 11 comprenant une surface inférieure 11a et une surface supérieure 11b, le contact primaire 111, l a pièce mobile intermédiaire 13, le contact primaire 121 et le contact secondaire 122 peuvent être configurés de manière similaire à l'exemple décrit en référence aux D'une manière similaire, le dôme supérieur 11 et la lamelle 42 sont configurés de sorte que l'effort requis pour l'effondrement du dôme supérieur 11 est supérieur à l'effort requis pour l'effondrement de la lamelle 42. Les avantages précités procurés par la présente invention apparaissent clairement à la lecture de la description ci-dessus. Il est à observer qu'un autre avantage de l'invention réside dans le fait que des dômes ou lamelles standards, disponibles dans le commerce, peuvent être utilisés dans les différents modes de réalisation décrits. Les différents éléments formant un commutateur tel que décrit précédemment peuvent être directement rapportés sur une carte par un circuit étagé, ou bien peuvent être encapsulés dans un boitier ; les contacts électriques peuvent également être réalisés par des lamelles métalliques encapsulées. |