Domaine technique de l'invention
[0001] La présente invention concerne un objet portable de petites dimensions tel qu'une
pièce d'horlogerie comprenant une tige de commande rotative pour la commande d'au
moins une fonction électronique ou mécanique de l'objet portable. Plus précisément,
l'invention concerne un tel objet portable dont l'actionnement de la tige de commande
rotative est détecté par mesure d'une induction magnétique au moyen de deux capteurs
inductifs.
Arrière-plan technologique de l'invention
[0002] La présente invention concerne des objets portables de petites dimensions tels que
des montres-bracelets qui comprennent une tige de commande rotative dont l'actionnement
permet de commander une fonction mécanique ou électronique de l'objet portable dans
lequel la tige de commande rotative est agencée.
[0003] Pour la bonne exécution de la fonction mécanique ou électronique concernée, il est
nécessaire de pouvoir détecter l'actionnement de la tige de commande rotative. Parmi
les différentes solutions envisageables, l'une consiste à mesurer la variation de
l'induction magnétique engendrée par la rotation d'un aimant solidaire de la tige
de commande. Pour détecter cette variation d'induction magnétique, on peut avoir recours
à un capteur magnétique tel qu'un capteur du type à effet Hall qui est capable de
mesurer la valeur de l'induction magnétique qui est capable de mesurer la valeur de
l'induction magnétique du milieu dans lequel il se trouve.
[0004] Un problème récurrent qui se pose dans le domaine de la détection de la rotation
d'une tige de commande par mesure d'une induction magnétique est celui de savoir précisément
de quelle quantité et dans quel sens la tige de commande est tournée. Pour résoudre
ce problème, des systèmes ont déjà été proposés qui comprennent une paire de capteurs
magnétiques comme des magnétorésistances ou des capteurs à effet Hall. Dans ces systèmes
connus, les capteurs magnétiques détectent la variation d'induction magnétique engendrée
par la rotation de l'aimant solidaire de la tige de commande selon deux directions
orthogonales de l'espace.
[0005] Un inconvénient de tels systèmes réside dans le fait que, comme les capteurs magnétiques
mesurent les variations d'induction magnétique selon deux directions orthogonales,
il n'est pas possible de retrancher du signal de mesure produit par les capteurs magnétiques
les effets dus aux perturbations magnétiques extérieures à l'objet portable dans le
cas où ces perturbations magnétiques sont dirigées suivant l'axe de mesure d'un seul
de ces deux capteurs magnétiques. En effet, dans un tel cas, l'autre capteur magnétique
ne perçoit pas la perturbation magnétique extérieure, de sorte que l'influence de
cette perturbation magnétique sur les deux signaux de mesure n'est pas symétrique
et ne peut donc pas être éliminée. Il est donc nécessaire de munir l'objet portable
d'un blindage électromagnétique, ce qui est notamment encombrant et coûteux. D'autres
solutions sont connues mais plus particulièrement prévues pour la mesure du champ
magnétique terrestre. Dans de telles applications, le ou les capteurs magnétiques
présentent une sensibilité élevée car le champ magnétique terrestre à mesurer est
très faible, typiquement de l'ordre de 20 à 60 µT. Par contre, ces capteurs magnétiques
ne peuvent habituellement pas mesurer des inductions magnétiques excédant 5 mT, alors
que les valeurs mises en jeu par des aimants de petites dimensions atteignent fréquemment
100 mT.
Résumé de l'invention
[0006] La présente invention a pour but de pallier les problèmes mentionnés ci-dessus ainsi
que d'autres encore en procurant un objet portable comprenant une tige rotative pour
la commande d'au moins une fonction mécanique ou électronique de cet objet portable,
l'actionnement de la tige rotative étant détectée de manière fiable et reproductible
au moyen de capteurs inductifs.
[0007] A cet effet, la présente invention concerne un objet portable comprenant une tige
de commande dont l'actionnement en rotation permet de commander au moins une fonction
électronique ou mécanique de l'objet portable, un anneau aimanté étant entraîné en
rotation par la tige de commande rotative, la rotation de la tige de commande et la
position de celle-ci étant détectées par deux capteurs inductifs agencés de façon
à n'être sensibles à une variation de l'induction magnétique produite par la rotation
de l'anneau aimanté que selon deux directions de l'espace qui sont parallèles entre
elles.
[0008] Conformément à d'autres caractéristiques de l'invention qui font l'objet des revendications
dépendantes :
- les deux capteurs inductifs sont agencés à égale distance d'un centre de rotation
de l'anneau aimanté, symétriquement par rapport à un plan passant par le centre de
rotation de l'anneau aimanté ;
- les deux capteurs inductifs ne sont sensibles à une variation de l'induction magnétique
que selon une direction verticale ;
- les deux capteurs inductifs sont agencés par rapport à la tige de commande de façon
que, lorsque l'anneau aimanté tourne sous l'effet de l'actionnement de la tige de
commande, les deux capteurs inductifs produisent des signaux qui sont déphasés l'un
par rapport à l'autre d'une valeur comprise entre 60° et 120° ;
- l'objet portable comprend un bâti agencé pour servir de berceau à la tige de commande,
les capteurs inductifs étant disposés dans au moins un logement ménagé dans le bâti
à l'intérieur duquel ils sont maintenus par des moyens élastiques ;
- les deux capteurs inductifs sont disposés dans deux logements distincts ménagés dans
le bâti ;
- l'objet portable comprend une plaque de maintien munie d'au moins un doigt élastique
qui, par pression sur les capteurs inductifs, maintient ces capteurs inductifs à l'intérieur
du au moins un logement dans lequel ils sont disposés ;
- la plaque de maintien est munie de deux doigts élastiques et les capteurs inductifs
sont fixés sur une feuille de circuit imprimé sur laquelle les doigts élastiques appuient
aux endroits où les capteurs inductifs sont fixés ;
- la feuille de circuit imprimé est flexible et elle est rabattue sur le bâti de sorte
que les capteurs inductifs soient disposés dans les logements ;
- les doigts élastiques immobilisent les capteurs inductifs selon une direction verticale
;
- les doigts élastiques sont agencés pour forcer les capteurs inductifs contre le fond
des logements dans lesquels ils sont disposés.
[0009] Par capteur inductif, on entend un capteur qui transforme un champ magnétique qui
le traverse en tension électrique grâce au phénomène d'induction défini par la loi
de Lenz-Faraday. A titre d'exemple, il peut s'agir d'un capteur à effet Hall ou bien
encore d'un composant magnétorésistif de type AMR (Anisostropic Magnetoresistance),
GMR (Giant Magnetoresistance) ou TMR (Tunneling Magnetoresistance).
[0010] Grâce à ces caractéristiques, la présente invention procure un objet portable dans
lequel la détection de la rotation d'une tige de commande d'au moins une fonction
mécanique ou électronique de cet objet portable est obtenue par mesure de la variation
de l'induction magnétique engendrée par la rotation d'un aimant entraîné par la tige
de commande au moyen de deux capteurs inductifs. Ces deux capteurs inductifs sont
agencés de façon à n'être sensibles à une variation de l'induction magnétique que
selon une unique direction de l'espace. Or, on comprend qu'à l'induction magnétique
engendrée par l'anneau aimanté s'ajoute l'induction magnétique engendrée par le milieu
dans lequel se trouve l'objet portable. En enseignant d'agencer la paire de capteurs
inductifs de façon à ce que ces capteurs présentent une sensibilité à l'induction
magnétique selon une seule direction, la présente invention permet, par un procédé
de traitement du signal approprié, d'éliminer totalement du résultat de la mesure
l'influence de l'induction magnétique du milieu dans lequel se trouve l'objet portable.
En effet, moyennant ces précautions, le cas où les perturbations magnétiques engendrées
par le milieu dans lequel se trouve l'objet portable ne seraient dirigées que suivant
l'axe de mesure d'un seul des deux capteurs inductifs ne peut pas survenir. Par conséquent,
le cas où l'un des deux capteurs inductifs ne percevrait pas la perturbation magnétique
extérieure est exclu, de sorte que l'influence de la perturbation magnétique extérieure
sur les signaux de mesure est la même pour les deux capteurs inductifs et peut donc
être éliminée. Il n'est par conséquent pas nécessaire de blinder magnétiquement l'objet
portable afin d'éviter l'influence de l'induction magnétique extérieure à l'objet
portable, ce qui permet notamment de gagner de la place. Ceci est très avantageux
dans le cas d'un objet portable de petites dimensions dans lequel l'espace disponible
est nécessairement très limité. L'absence de blindage permet également de simplifier
la fabrication de l'objet portable et donc de garantir une meilleure fiabilité et
un prix de vente moins élevé.
[0011] L'invention concerne également un procédé de détection d'une position d'une tige
de commande dont l'actionnement en rotation permet de commander une fonction électronique
ou mécanique d'un objet portable équipé de la tige de commande, un anneau aimanté
étant entraîné en rotation par la tige de commande, la rotation de la tige de commande
et la position de celle-ci étant détectées par deux capteurs inductifs agencés de
façon à n'être sensibles à une variation de l'induction magnétique produite par la
rotation de l'anneau aimanté que selon une seule direction de l'espace, le procédé
comprenant l'étape qui consiste à calculer la fonction arc-tangente du rapport entre
les signaux produits par chacun des capteurs inductifs afin de déterminer le sens
de rotation et la position de la tige de commande.
[0012] Grâce à ces caractéristiques, il est possible, quel que soit le sens de rotation
de la tige de commande, de déterminer la position absolue de la tige de commande,
c'est-à-dire qu'il est possible à tout moment de connaître dans quelle position angulaire
se trouve la tige. La résolution de la mesure de détection de la position de la tige
de commande est donc élevée et reproductible d'un objet à l'autre, même dans le cas
d'une production en grande série.
Brève description des figures
[0013] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus
clairement de la description détaillée qui suit d'un exemple de réalisation d'un objet
portable selon l'invention, cet exemple étant donné à titre purement illustratif et
non limitatif seulement en liaison avec le dessin annexé sur lequel :
- la figure 1 est une vue en perspective à l'état dissocié d'un dispositif de commande
d'au moins une fonction électronique d'un objet portable de petites dimensions ;
- la figure 2 est une vue de dessus en perspective du bâti inférieur ;
- la figure 3 est une vue en perspective de la tige de commande qui, de la droite vers
la gauche de la figure, s'étend depuis son extrémité arrière vers son extrémité avant
;
- la figure 4 est une vue en perspective et à l'état dissocié du palier lisse et de
l'équipage magnétique formé d'une bague support et d'un anneau aimanté ;
- la figure 5 est une vue en coupe longitudinale selon un plan vertical d'un dispositif
de commande à l'intérieur duquel sont notamment agencés le palier lisse et l'équipage
magnétique formé de la bague support et de l'anneau aimanté ;
- la figure 6 est une vue de dessous en perspective du bâti supérieur ;
- la figure 7A est une vue de dessus en perspective de la plaque d'indexation de position
de la tige de commande ;
- la figure 7B est une vue à plus grande échelle de la zone entourée d'un cercle sur
la figure 7A ;
- la figure 8 est une vue en perspective du ressort de positionnement agencé pour coopérer
avec la plaque d'indexation de la position de la tige de commande ;
- la figure 9 est une vue de dessus en perspective du ressort de limitation du déplacement
de la plaque d'indexation de la position de la tige de commande ;
- la figure 10 est une vue en perspective de la plaque de déboîtement ;
- la figure 11 est une vue en coupe longitudinale d'une partie du dispositif de commande
sur laquelle est visible le trou dans lequel est introduit un outil pointu pour libérer
la tige de commande de la plaque d'indexation de position ;
- la figure 12A est une vue en perspective sur laquelle est visible la tige de commande
coopérant avec la plaque d'indexation de la position et le ressort de positionnement,
la tige de commande étant en position stable T1 ;
- la figure 12B est une vue analogue à celle de la figure 12A, la tige de commande étant
en position poussée instable T0 ;
- la figure 12C est une vue analogue à celle de la figure 12A, la tige de commande étant
en position tirée stable T2 ;
- la figure 13 est une vue en perspective des ressorts de contact T0 et T2 ;
- les figures 14A et 14B sont des vues schématiques qui illustrent la coopération entre
les doigts de la plaque d'indexation de la position de la tige de commande et les
ressorts de contact T2 ;
- la figure 15 est une vue partielle en perspective de la feuille de circuit imprimé
flexible sur laquelle sont ménagées les plages de contact des ressorts de contact
T0 et T2 ;
- la figure 16 est une vue en perspective de la portion libre de la feuille de circuit
imprimé flexible sur laquelle sont fixés les capteurs inductifs ;
- la figure 17A est une vue en perspective du dispositif de commande sur une face arrière
duquel la portion libre de la feuille de circuit imprimé flexible est repliée ;
- la figure 17B est une vue en perspective du dispositif de commande sur une face arrière
duquel la portion libre de circuit imprimé flexible est repliée et maintenue au moyen
d'une plaque de maintien fixée par des vis sur le dispositif de commande ;
- la figure 18 est une vue en élévation du système de détection de la position de l'anneau
aimanté au moyen de deux capteurs inductifs ;
- la figure 19 est une vue en élévation du système de détection de la rotation de l'anneau
aimanté au moyen d'un capteur inductif unique ;
- la figure 20 est une vue en perspective du dispositif de commande installé dans un
objet portable ;
- la figure 21 est une vue analogue à celle de la figure 20, la tige de commande étant
extraite de l'objet portable, et
- la figure 22 est une vue schématique en perspective de l'élément sensible d'un capteur
inductif et de la direction selon laquelle cet élément est sensible aux fluctuations
de l'induction magnétique.
Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention
[0014] La présente invention procède de l'idée générale inventive qui consiste à détecter
la rotation d'une tige de commande montée dans un objet portable de petites dimensions
tel qu'une pièce d'horlogerie de manière fiable et reproductible d'un objet portable
à l'autre, en particulier dans le cas d'une fabrication de masse. Pour résoudre ce
problème, il est proposé d'entraîner un anneau aimanté en rotation par la tige de
commande et de détecter la variation de l'induction magnétique engendrée par la rotation
de l'anneau aimanté au moyen d'une paire de capteurs inductifs. Ces deux capteurs
inductifs sont agencés de façon à n'être sensibles aux fluctuations de l'induction
magnétique que selon une unique direction de l'espace. Par conséquent, l'influence
de l'induction magnétique extérieure à l'objet portable est la même sur les signaux
de mesure des deux capteurs inductifs, de sorte que, par un procédé de traitement
du signal approprié, il est possible d'éliminer totalement du résultat de la mesure
l'influence de l'induction magnétique du milieu dans lequel se trouve l'objet portable.
[0015] L'invention concerne également un procédé de détection de la position et du sens
de rotation d'une tige de commande rotative qui consiste à calculer la fonction arc-tangente
du rapport entre les signaux produits par deux capteurs inductifs agencés de façon
à n'être sensibles aux fluctuations de l'induction magnétique que selon une unique
direction de l'espace. Comme l'induction magnétique du milieu dans lequel se trouve
l'objet portable n'exerce son influence sur les éléments sensibles des deux capteurs
inductifs que selon une seule direction de l'espace, le calcul de la fonction arc-tangente
du rapport entre les signaux produits par ces deux capteurs inductifs permet d'éliminer
la composante des signaux due à l'influence de l'induction magnétique extérieure à
l'objet portable.
[0016] Dans tout ce qui suit, la direction d'arrière en avant est une direction rectiligne
qui s'étend horizontalement le long de l'axe longitudinal de symétrie
X-X de la tige de commande depuis la couronne extérieure d'actionnement vers l'intérieur
de l'objet portable équipé du dispositif de commande. Ainsi, la tige de commande sera
poussée de l'arrière vers l'avant, et sera tirée de l'avant vers l'arrière. Par ailleurs,
la direction verticale
z est une direction qui s'étend perpendiculairement au plan dans lequel s'étend la
tige de commande.
[0017] La figure 1 est une vue en perspective à l'état dissocié d'un dispositif pour la
commande d'au moins une fonction électronique d'un objet portable de petites dimensions
comme une montre-bracelet. Désigné dans son ensemble par la référence numérique générale
1, ce dispositif de commande comprend un bâti inférieur 2, par exemple réalisé en
un matériau plastique injecté ou en un matériau métallique amagnétique tel que du
laiton, et sert de berceau à une tige de commande 4 de forme préférentiellement allongée
et sensiblement cylindrique, dotée d'un axe longitudinal de symétrie
X-X. Cette tige de commande 4 est agencée pour coulisser d'avant en arrière et d'arrière
en avant le long de son axe longitudinal de symétrie
X-X, et/ou pour tourner autour de ce même axe longitudinal de symétrie
X-X dans le sens horaire et antihoraire.
[0018] A une extrémité arrière 6 qui sera située à l'extérieur de l'objet portable une fois
celui-ci équipé d'un dispositif de commande 1, la tige de commande 4 recevra une couronne
d'actionnement 8 (voir figure 20).
[0019] A une extrémité avant 10 qui sera située à l'intérieur du dispositif de commande
1 une fois celui-ci assemblé, la tige de commande 4 présente une section 12 par exemple
carrée et reçoit successivement un équipage magnétique 14 et un palier lisse 16.
[0020] L'équipage magnétique 14 comprend un anneau aimanté 18 et une bague-support 20 sur
laquelle l'anneau aimanté 18 est fixé typiquement par collage (voir figure 4). La
bague-support 20 est une pièce de forme générale cylindrique. Comme visible sur la
figure 5, la bague-support 20 présente, de l'arrière vers l'avant, une première section
22a d'un premier diamètre extérieur
D1 sur laquelle est engagé l'anneau aimanté 18, et une seconde section 22b d'un deuxième
diamètre extérieur
D2 supérieur au premier diamètre extérieur
D1 et qui délimite un épaulement 24 contre lequel l'anneau aimanté 18 vient en appui.
La première section 22a de la bague-support 20 est percée d'un trou carré 26 qui est
adapté en forme et en dimension à la section carrée 12 de la tige de commande 4 et
forme avec cette tige de commande 4 un système du type pignon coulant. En d'autres
termes, la bague-support 20 et l'anneau aimanté 18 restent immobiles lorsque l'on
fait coulisser axialement la tige de commande 4. Par contre, la tige de commande 4
entraîne la bague-support 20 et l'anneau aimanté 18 en rotation lorsqu'on fait tourner
cette tige de commande 4. On comprend de ce qui précède que l'anneau aimanté 18, porté
par la bague-support 20, n'est pas en contact avec la tige de commande 4, ce qui permet
de le protéger en cas de chocs appliqués sur l'objet portable équipé d'un dispositif
de commande 1.
[0021] Le palier lisse 16 définit (voir figure 5) un logement cylindrique 28 dont le premier
diamètre intérieur
D3 est très légèrement supérieur au diamètre du cercle dans lequel s'inscrit la section
carrée 12 de la tige de commande 4 afin de permettre à cette tige de commande 4 de
coulisser axialement et/ou de tourner à l'intérieur de ce logement cylindrique 28.
Le palier lisse 16 garantit ainsi le parfait guidage axial de la tige de commande
4.
[0022] On remarque que le trou carré 26 ménagé dans la première section 22a de la bague-support
20 est prolongé vers l'avant du dispositif de commande 1 par un trou annulaire 30
dont le second diamètre intérieur
D4 est ajusté sur le troisième diamètre extérieur
D5 du palier lisse 16. La bague-support 20 est ainsi enfilée libre en rotation sur le
palier lisse 16 et vient en butée axiale contre ce palier lisse 16, ce qui garantit
le parfait alignement axial de ces deux pièces et permet de corriger les éventuels
problèmes de concentricité que peut poser un accouplement du type pignon coulant.
[0023] On observe que, pour son immobilisation axiale, le palier lisse 16 est muni sur sa
surface extérieure d'une collerette circulaire 32 qui fait saillie dans une première
gorge 34a et dans une seconde gorge 34b ménagées respectivement dans le bâti inférieur
2 (voir figure 2) et dans un bâti supérieur 36 (voir figure 6) agencé pour coiffer
le bâti inférieur 2 et par exemple réalisé en un matériau plastique injecté ou en
un matériau amagnétique tel que du laiton. Ces deux bâtis inférieur 2 et supérieur
36 seront décrits en détail ultérieurement.
[0024] Il est important de noter que l'équipage magnétique 14 et le palier lisse 16 décrits
ci-dessus sont indiqués à titre purement illustratif seulement. En effet, le palier
lisse 16, par exemple réalisé en acier ou en laiton, est prévu pour éviter que la
tige de commande 4, par exemple réalisée en acier, ne frotte contre les bâtis inférieur
2 et supérieur 36 et provoque une usure du matériau plastique dans lequel ces deux
bâtis inférieur 2 et supérieur 36 sont typiquement réalisés. Toutefois, dans un mode
simplifié, on peut très bien envisager de ne pas utiliser un tel palier lisse 16 et
prévoir que la tige de commande 4 soit directement portée par le bâti inférieur 2.
[0025] De même, l'anneau aimanté 18 et la bague-support 20 sur laquelle l'anneau aimanté
18 est fixé sont prévus pour le cas où l'on détecte la rotation de la tige de commande
4 par une variation locale du champ magnétique induite par le pivotement de l'anneau
aimanté 18. Il est cependant tout à fait envisageable de remplacer l'équipage magnétique
14 par exemple par un pignon coulant qui, suivant sa position, va par exemple commander
le remontage d'un ressort de barillet ou la mise à l'heure d'une montre équipée du
dispositif de commande 1.
[0026] Il est aussi important de noter que l'exemple de la tige de commande 4 munie sur
une partie de sa longueur d'une section carrée est donné à titre purement illustratif
seulement. En effet, pour entraîner l'équipage magnétique 14 en rotation, la tige
de commande 4 peut présenter tout type de section qui s'écarte d'une section circulaire,
par exemple triangulaire ou ovale.
[0027] Le bâti inférieur 2 et le bâti supérieur 36 dont la réunion définit la géométrie
extérieure du dispositif de commande 1 sont par exemple de forme générale parallélépipédique.
Le bâti inférieur 2 forme un berceau qui reçoit la tige de commande 4. A cet effet
(voir figure 2), le bâti inférieur 2 comprend vers l'avant une première surface de
réception 38 de profil semi-circulaire qui sert de siège au palier lisse 16 et dans
laquelle est ménagée la première gorge 34a qui reçoit la collerette circulaire 32.
L'immobilisation du palier lisse 16 tant axialement qu'en rotation est ainsi assurée.
[0028] Le bâti inférieur 2 comprend d'autre part vers l'arrière une deuxième surface de
réception 40 dont le profil semi-circulaire est centré sur l'axe longitudinal de symétrie
X-X de la tige de commande 4, mais dont le diamètre est supérieur à celui de cette tige
de commande 4. Il est important de bien comprendre que la tige de commande 4 ne prend
appui sur la deuxième surface de réception 40 qu'au stade où le dispositif de commande
1, assemblé, est testé avant d'être intégré dans l'objet portable. A ce stade du montage,
la tige de commande 4 est introduite dans le dispositif de commande 1 à des fins de
test et s'étend horizontalement en étant supportée et guidée axialement par le palier
lisse 16 du côté de son extrémité avant 10 et par la deuxième surface de réception
40 du côté de son extrémité arrière 6. Par contre, une fois le dispositif de commande
1 intégré dans l'objet portable, la tige de commande 4 passe à travers un trou 42
ménagé dans la carrure 48 de l'objet portable dans lequel elle est guidée et supportée
(voir figure 21).
[0029] Des troisième et quatrième surfaces de dégagement 44a et 46a de profil semi-circulaire
sont également prévues dans le bâti inférieur 2 et des surfaces de dégagement complémentaires
44b et 46b (voir figure 6) sont prévues dans le bâti supérieur 36 pour recevoir l'équipage
magnétique 14 constitué de l'anneau aimanté 18 et de sa bague-support 20. On notera
que l'anneau aimanté 18 et sa bague-support 20 ne sont pas en contact avec les troisième
et quatrième surfaces de dégagement 44a, 46a et les surfaces de dégagement complémentaires
44b et 46b lorsque le dispositif de commande 1 est assemblé et monté dans l'objet
portable. On note également que la troisième surface de dégagement 44a et sa surface
de dégagement complémentaire 44b correspondante sont délimitées par une collerette
annulaire 50 pour le blocage axial de l'équipage magnétique 14.
[0030] Comme visible sur la figure 3, en arrière de la section carrée 12, la tige de commande
4 présente une section cylindrique 52 dont le diamètre est compris entre le diamètre
du cercle dans lequel s'inscrit la section carrée 12 de la tige de commande 4 et le
diamètre primitif d'une section arrière 54 de cette même tige de commande 4 à l'extrémité
de laquelle est fixée la couronne d'actionnement 8. Cette section cylindrique 52 de
diamètre réduit forme une rainure 56 dans laquelle est posée une plaque 58 d'indexation
de la position de la tige de commande 4 (voir figure 7A). A cet effet, la plaque d'indexation
de position 58 présente une portion courbée 60 qui épouse le profil de la section
cylindrique 52 de diamètre réduit. La plaque d'indexation de position 58 peut être
par exemple obtenue par étampage d'une tôle métallique fine conductrice de l'électricité.
Mais il est également envisageable de réaliser cette plaque d'indexation de position
58 par exemple par moulage d'un matériau plastique dur chargé avec des particules
conductrices. L'engagement de la plaque d'indexation de position 58 dans la rainure
56 garantit le couplage en translation d'avant en arrière et d'arrière en avant entre
la tige de commande 4 et la plaque d'indexation de position 58. Par contre, comme
on le comprendra mieux ultérieurement, la plaque d'indexation de position 58 est libre
par rapport à la tige de commande 4 selon une direction verticale
z perpendiculaire à l'axe longitudinal de symétrie
X-X de la tige de commande 4.
[0031] Comme visible sur la figure 7A, la plaque d'indexation de position 58 est une pièce
sensiblement plane et de forme générale en U. Cette plaque d'indexation de position
58 comprend deux bras de guidage 62 sensiblement rectilignes qui s'étendent parallèlement
entre eux et qui sont reliés l'un à l'autre par la portion courbée 60. Ces deux bras
de guidage 62 sont guidés axialement par exemple contre deux plots 64 ménagés dans
le bâti inférieur 2 (voir notamment figure 2). Guidée par ses deux bras de guidage
62, la plaque d'indexation de position 58 glisse le long d'un rebord 68 ménagé dans
le bâti supérieur 36 et dont le périmètre correspond à celui de la plaque d'indexation
de position 58 (voir figure 6). La plaque d'indexation de position 58 comprend également
deux doigts 66a, 66b qui s'étendent verticalement vers le bas de part et d'autre des
deux bras de guidage 62. En glissant le long du rebord 68, la plaque d'indexation
de position 58 a notamment pour fonction d'assurer le guidage en translation de la
tige de commande 4 d'avant en arrière et d'arrière en avant. Quant aux doigts 66a,
66b, ils permettent en particulier d'empêcher que la plaque d'indexation de position
58 ne s'arc-boute lorsque celle-ci se déplace en translation.
[0032] Deux ouvertures 70 présentant un contour approximativement rectangulaire sont ménagées
dans les bras de guidage 62 de la plaque d'indexation de position 58 (voir en particulier
la figure 7B). Ces deux ouvertures 70 s'étendent symétriquement de part et d'autre
de l'axe longitudinal de symétrie
X-X de la tige de commande 4. Les côtés des deux ouvertures 70 les plus proches de l'axe
longitudinal de symétrie
X-X de la tige de commande 4 présentent un profil 72 de forme sensiblement sinusoïdale
formé d'un premier et d'un second creux 74a et 74b séparés par un sommet 76.
[0033] Les deux ouvertures 70 ménagées dans les bras de guidage 62 sont destinées à recevoir
les deux extrémités 78 d'un ressort de positionnement 80 (voir figure 8). Ce ressort
de positionnement 80 a une forme générale en U avec deux bras 82 qui s'étendent dans
un plan horizontal et qui sont reliés entre eux par une base 84. A leur extrémité
libre, les deux bras 82 sont prolongés par deux tiges 86 sensiblement rectilignes
qui se dressent verticalement. Le ressort de positionnement 80 est destiné à être
monté dans le dispositif de commande 1 par le dessous du bâti inférieur 2, de sorte
que les extrémités 78 des tiges 86 viennent faire saillie dans les ouvertures 70 de
la plaque d'indexation de position 58. On verra ci-dessous que la coopération entre
la plaque d'indexation de position 58 et le ressort de positionnement 80 permet d'indexer
la position de la tige de commande 4 entre une position poussée instable T0 et deux
positions stables T1 et T2.
[0034] On a mentionné ci-dessus que la plaque d'indexation de position 58 est couplée en
translation avec la tige de commande 4, mais qu'elle est libre par rapport à la tige
de commande 4 selon la direction verticale
z. Il est donc nécessaire de prendre des mesures pour empêcher la plaque d'indexation
de position 58 de se désengager de la tige de commande 4 en conditions normales d'utilisation,
par exemple sous l'effet de la pesanteur. A cet effet (voir figures 9 et 11), on dispose
un ressort 88 de limitation du déplacement de la plaque d'indexation de position 58
selon la direction verticale
z au-dessus et à faible distance de cette plaque d'indexation de position 58. Le ressort
de limitation du déplacement 88 est emprisonné entre le bâti inférieur 2 et le bâti
supérieur 36 du dispositif de commande 1, mais n'est pas, en conditions normales d'utilisation,
en contact avec la plaque d'indexation de position 58, ce qui permet d'éviter que
ne s'exercent des forces de frottement parasites sur la tige de commande 4 qui rendraient
sa manipulation malaisée et provoqueraient un phénomène d'usure. Le ressort de limitation
du déplacement 88 est cependant suffisamment proche de la plaque d'indexation de position
58 pour que celle-ci ne puisse se découpler de la tige de commande 4 de manière intempestive.
[0035] Le ressort de limitation du déplacement 88 comprend une partie centrale 90 sensiblement
rectiligne à partir des extrémités de laquelle s'étendent deux paires de bras élastiques
92 et 94. Ces bras élastiques 92 et 94 s'étendent de part et d'autre de la partie
centrale 90 du ressort de limitation du déplacement 88, en s'éloignant vers le haut
du plan horizontal dans lequel s'étend cette partie centrale 90. Ces bras élastiques
92 et 94, en étant comprimés lorsque le bâti supérieur 36 est joint au bâti inférieur
2, confèrent au ressort de limitation du déplacement 88 son élasticité suivant la
direction verticale
z. Entre les paires de bras élastiques 92 et 94 est également prévue une paire et,
préférentiellement, deux paires de pattes rigides 96 qui s'étendent perpendiculairement
vers le bas de part et d'autre de la partie centrale 90 du ressort de limitation de
déplacement 88. Ces pattes rigides 96 qui viennent en appui sur le bâti inférieur
2 lorsque le bâti supérieur 36 est posé sur le bâti inférieur 2, garantissent le respect
d'un espacement minimum entre la plaque d'indexation de position 58 et le ressort
de limitation du déplacement 88 en conditions normales de fonctionnement du dispositif
de commande 1.
[0036] Le ressort de limitation du déplacement 88 garantit le caractère démontable du dispositif
de commande 1. En effet, en l'absence du ressort de limitation de déplacement 88,
la plaque d'indexation de position 58 devrait être solidaire de la tige de commande
4 et, par suite, la tige de commande 4 ne pourrait plus être démontée. Or, si la tige
de commande 4 ne peut être démontée, le mouvement de la pièce d'horlogerie équipée
du dispositif de commande 1 est lui aussi indémontable, ce qui n'est pas envisageable
notamment dans le cas d'une pièce d'horlogerie coûteuse. Ainsi, lorsque le dispositif
de commande 1, formé par la réunion des bâtis inférieur 2 et supérieur 36, est monté
dans l'objet portable et que l'on insère la tige de commande 4 dans le dispositif
de commande 1 depuis l'extérieur de l'objet portable, la tige de commande 4 soulève
légèrement la plaque d'indexation de position 58 à l'encontre de la force élastique
du ressort de limitation du déplacement 88. En continuant de pousser en avant la tige
de commande 4, arrive un moment où la plaque d'indexation de position 58 tombe dans
la rainure 56 sous l'effet de la gravité. La tige de commande 4 et la plaque d'indexation
de position 58 sont alors couplées en translation.
[0037] Une plaque de déboîtement 98 est prévue pour permettre le démontage de la tige de
commande 4 (voir figure 10). Cette plaque de déboîtement 98 est de forme générale
en H et comprend un segment droit 100 qui s'étend parallèlement à l'axe longitudinal
de symétrie
X-X de la tige de commande 4 et auquel se rattachent une première et une seconde section
transversale 102 et 104. La première section transversale 102 est en outre munie à
ses deux extrémités libres de deux pattes 106 repliées à angle sensiblement droit.
La plaque de déboîtement 98 est reçue dans un logement 108 ménagé dans le bâti inférieur
2 et situé sous la tige de commande 4. Ce logement 108 communique avec l'extérieur
du dispositif de commande 1 via un trou 110 qui débouche dans une face inférieure
112 du dispositif de commande 1 (voir figure 11). En introduisant un outil pointu
dans le trou 110, on peut exercer une poussée sur la plaque de déboîtement 98 qui,
via ses deux pattes 106, pousse à son tour la plaque d'indexation de position 58 à
l'encontre de la force élastique du ressort de limitation du déplacement 88. La plaque
d'indexation de position 58 sort alors de la rainure 56 ménagée dans la tige de commande
4 et il suffit d'exercer une légère traction vers l'arrière sur la tige de commande
4 pour pouvoir extraire celle-ci du dispositif de commande 1.
[0038] Depuis sa position stable de repos T1, la tige de commande 4 peut être poussée vers
l'avant dans une position instable T0 ou tirée dans une position stable T2. Ces trois
positions T0, T1 et T2 de la tige de commande 4 sont indexées par coopération entre
la plaque d'indexation de position 58 et le ressort de positionnement 80. Plus précisément
(voir figure 12A), la position stable de repos T1 dans laquelle aucune commande ne
peut être introduite dans l'objet portable équipé du dispositif de commande 1 correspond
à la position dans laquelle les extrémités 78 des tiges 86 du ressort de positionnement
80 font saillie dans les premiers creux 74a des deux ouvertures 70 ménagées dans les
bras de guidage 62 de la plaque d'indexation de position 58. Depuis cette position
stable de repos T1, la tige de commande 4 peut être poussée en avant dans une position
instable T0 (voir figure 12B). Durant ce déplacement, les extrémités 78 des tiges
86 du ressort de positionnement 80 sortent des premiers creux 74a et suivent un premier
profil en rampe 114 qui s'écarte progressivement de l'axe longitudinal de symétrie
X-X de la tige de commande 4 selon une première pente α abrupte (voir figure 7B). Pour
forcer les extrémités 78 des tiges 86 du ressort de positionnement 80 à sortir des
premiers creux 74a et à s'engager sur le premier profil en rampe 114 en s'écartant
l'une de l'autre, l'utilisateur doit donc vaincre un effort résistant significatif.
[0039] Arrivées à un point de transition 116, les extrémités 78 des tiges 86 s'engagent
sur un second profil en rampe 118 qui prolonge le premier profil en rampe 114 avec
une seconde pente β inférieure à la première pente α du premier profil en rampe 114.
A l'instant où les extrémités 78 des tiges 86 du ressort de positionnement 80 franchissent
le point de transition 116 et s'engagent sur le second profil en rampe 118, l'effort
que l'utilisateur doit fournir pour continuer à faire avancer la tige de commande
4 chute brutalement et l'utilisateur ressent un déclic qui lui indique la transition
de la tige de commande 4 entre sa position T1 et sa position T0. En suivant le second
profil en rampe 118, les tiges 86 du ressort de positionnement 80 continuent à s'écarter
légèrement de leur position de repos et tendent à vouloir à nouveau se rapprocher
l'une de l'autre sous l'effet de leur force élastique de rappel opposée à la force
de poussée exercée par l'utilisateur sur la tige de commande 4. Aussitôt que l'utilisateur
relâche sa pression sur la tige de commande 4, les tiges 86 du ressort de positionnement
80 vont spontanément redescendre le long du premier profil en rampe 114 et leurs extrémités
78 vont à nouveau venir se loger dans les premiers creux 74a des deux ouvertures 70
ménagées dans les bras de guidage 62 de la plaque d'indexation de position 58. La
tige de commande 4 est ainsi automatiquement rappelée de sa position instable T0 à
sa première position stable T1.
[0040] Des premier et deuxième ressorts de contact 120a et 120b sont logés comprimés dans
une première et une deuxième cavité 122a et 122b ménagées dans le bâti inférieur 2.
Ces premier et deuxième ressorts de contact 120a et 120b peuvent être au choix des
ressorts de contact hélicoïdaux, des lames ressorts ou autres. Les deux cavités 122a,
122b s'étendent préférentiellement mais non obligatoirement horizontalement. Du fait
que les deux ressorts de contact 120a, 120b sont installés à l'état comprimé, la précision
de leur positionnement est conditionnée par la tolérance avec laquelle est fabriqué
le bâti inférieur 2. Or, la précision avec laquelle est fabriqué le bâti inférieur
2 est supérieure à la précision de fabrication de ces premier et deuxième ressorts
de contact 120a, 120b. Par conséquent, la précision avec laquelle la position T0 de
la tige de commande 4 est détectée est élevée.
[0041] Comme visible sur les figures 13 et 15, l'une des extrémités des premier et deuxième
ressorts de contact 120a, 120b est recourbée de manière à former deux pattes de contact
124 qui vont venir s'appuyer sur deux premières plages de contact 126 correspondantes
prévues à la surface d'une feuille de circuit imprimé flexible 128. Le moment où les
extrémités 78 des tiges 86 du ressort de positionnement 80 s'engagent sur le second
profil en rampe 118 des deux ouvertures 70 ménagées dans la plaque d'indexation de
position 58 coïncide avec le moment où les doigts 66a, 66b de la plaque d'indexation
de position 58 viennent en contact avec les premier et deuxième ressorts de contact
120a, 120b. Comme cette plaque d'indexation de position 58 est électriquement conductrice,
lorsque les doigts 66a, 66b viennent en contact avec les premier et deuxième ressorts
de contact 120a, 120b, le courant électrique passe à travers la plaque d'indexation
de position 58 et l'on détecte la fermeture du contact électrique entre les premier
et deuxième ressorts de contact 120a, 120b.
[0042] Les premier et deuxième ressorts de contact 120a, 120b sont de même longueur. Cependant,
de manière préférée, la première cavité 122a sera par exemple plus longue que la deuxième
cavité 122b notamment pour tenir compte des problèmes de tolérance (la différence
de longueur entre les deux cavités 122a, 122b est de quelques dixièmes de millimètre).
De cette manière, lorsqu'on pousse la tige de commande 4 en avant dans sa position
T0, le doigt 66a de la plaque d'indexation de position 58 qui se trouve en correspondance
avec le premier ressort de contact 120a logé dans la première cavité 122a la plus
longue va venir en contact avec ce dernier et commencer à le comprimer. La tige de
commande 4 va continuer à avancer et le second doigt 66b de la plaque d'indexation
de position 58 va venir en contact avec le deuxième ressort de contact 120b logé dans
la deuxième cavité 122b la plus courte. A ce moment-là, la plaque d'indexation de
position 58 va se trouver en contact avec les premier et deuxième ressorts de contact
120a, 120b et le courant électrique va passer à travers la plaque d'indexation de
position 58, ce qui permet de détecter la fermeture du contact électrique entre les
deux premiers ressorts de contact 120a, 120b. On note que les doigts 66a, 66b de la
plaque d'indexation de position 58 viennent en contact de butée avec les premier et
deuxième ressorts de contact 120a, 120b. Il n'y a donc aucun frottement ni usure lorsque
la tige de commande 4 est poussée en avant en position T0 et qu'elle ferme le circuit
entre les premier et deuxième ressorts de contact 120a, 120b. On note aussi que, du
fait de la longueur différente des première et deuxième cavités 122a et 122b, on est
assuré que la fermeture du contact électrique et l'introduction de la commande correspondante
dans l'objet portable équipé du dispositif de commande 1 n'intervient qu'après le
ressenti du déclic.
[0043] Lorsque les deux doigts 66a, 66b de la plaque d'indexation de position 58 sont en
contact avec les premier et deuxième ressorts de contact 120a ,120b, le premier ressort
de contact 120a logé dans la première cavité 122a la plus longue est à l'état comprimé.
Par conséquent, lorsque l'utilisateur relâche la pression sur la tige de commande
4, ce premier ressort de contact 120a se détend et force le retour de la tige de commande
4 de sa position poussée instable T0 à sa première position stable T1. Les premier
et deuxième ressorts de contact 120a, 120b jouent donc simultanément le rôle de pièces
de contact électrique et de moyen de rappel élastique de la tige de commande 4 dans
sa première position stable T1.
[0044] Depuis la première position stable T1, il est possible de tirer la tige de commande
4 en arrière dans une seconde position stable T2 (voir figure 12C). Au cours de ce
mouvement, les extrémités 78 des tiges 86 du ressort de positionnement 80 vont passer
en se déformant élastiquement des premiers creux 74a aux second creux 74b en franchissant
les sommets 76 des deux ouvertures 70 ménagées dans les bras de guidage 62 de la plaque
d'indexation de position 58. Lorsque la tige de commande 4 arrive dans sa seconde
position stable T2, les deux doigts 66a, 66b de la plaque d'indexation de position
58 viennent buter contre des troisième et quatrième ressorts de contact 130a, 130b
(voir figure 13) qui sont logés dans des troisième et quatrième cavités 132a, 132b
ménagées dans le bâti inférieur 2. Ces troisième et quatrième ressorts de contact
130a et 130b peuvent être au choix des ressorts de contact hélicoïdaux, des lames
ressorts ou autres. Les troisième et quatrième cavités 132a, 132b s'étendent préférentiellement
verticalement pour des questions d'encombrement du dispositif de commande 1. Comme
la plaque d'indexation de position 58 est électriquement conductrice, lorsque les
doigts 66a, 66b viennent en contact avec les troisième et quatrième ressorts de contact
130a, 130b, le courant électrique passe à travers la plaque d'indexation de position
58 et l'on détecte la fermeture du contact électrique T2 entre ces ressorts de contact
130a, 130b.
[0045] On notera que, dans le cas de la position stable T2, les doigts 66a, 66b de la plaque
d'indexation de position 58 viennent également en contact de butée avec les troisième
et quatrième ressorts de contact 130a, 130b, de sorte que tout risque d'usure par
frottement est évité. Par ailleurs, les troisième et quatrième ressorts de contact
130a, 130b sont capables de fléchir lorsque les doigts 66a, 66b de la plaque d'indexation
de position 58 les heurtent, et donc d'absorber un éventuel manque de précision dans
le positionnement de la plaque d'indexation de position 58.
[0046] De préférence, mais non obligatoirement, les troisième et quatrième ressorts de contact
130a, 130b sont agencés pour travailler en flexion (voir figures 14A et 14B). En effet,
avec des ressorts de contact 130a, 130b dont le diamètre est constant, les doigts
66a, 66b de la plaque d'indexation de position 58 viennent en contact avec les ressorts
de contact 130a, 130b selon une surface importante proche de leurs points d'ancrage
dans le bâti inférieur 2 et le bâti supérieur 36. La proximité de la surface de contact
avec les points d'ancrage des ressorts de contact 130a, 130b induit dans ces ressorts
de contact 130a, 130b des contraintes de cisaillement qui peuvent conduire à l'usure
prématurée et à la rupture de ces derniers. Pour résoudre ce problème, les ressorts
de contact 130a, 130b présentent de préférence sensiblement à mi-hauteur une augmentation
de diamètre 134 avec laquelle les doigts 66a, 66b de la plaque d'indexation de position
58 viennent en contact lorsque la tige de commande 4 est tirée dans sa position stable
T2. A leur extrémité supérieure, les troisième et quatrième ressorts de contact 130a,
130b sont guidés dans deux trous 136 ménagés dans le bâti supérieur 36 et viennent
en contact avec des deuxièmes plages de contact 138 prévues à la surface de la feuille
de circuit imprimé flexible 128. On comprend que, lorsque l'on tire en arrière la
tige de commande 4 dans sa position stable T2, les doigts 66a, 66b de la plaque d'indexation
de position 58 viennent en contact selon une surface réduite avec les troisième et
quatrième ressorts de contact 130a et 130b au niveau de leur plus grand diamètre 134,
ce qui permet à ces ressorts de contact 130a, 130b de fléchir entre leurs deux points
d'ancrage dans le bâti inférieur 2 et le bâti supérieur 36.
[0047] Sur la figure 15, les bâtis inférieur 2 et supérieur 36 ont été volontairement omis
pour faciliter la compréhension du dessin. Comme représenté sur cette figure 15, la
feuille de circuit imprimé flexible 128 est fixée sur une platine 140 située du côté
d'un cadran de l'objet portable. Elle présente notamment une découpe 142 adaptée en
forme et en dimension pour recevoir le bâti supérieur 36. Une portion 144 de la feuille
de circuit imprimé flexible 128 reste libre (voir figure 16). Cette portion libre
144 de la feuille de circuit imprimé flexible 128 porte une pluralité de composants
électroniques 146 ainsi que des troisièmes plages de contact 148 sur lesquelles sont
fixés au moins un et, dans l'exemple représenté, deux capteurs inductifs 150. La fixation
des capteurs inductifs 150 sur les troisièmes plages de contact 148 permet, via la
feuille de circuit imprimé flexible 128, de relier ces capteurs inductifs 150 notamment
à une source d'alimentation et à un microprocesseur (non représentés) logés dans l'objet
portable. La source d'alimentation va fournir aux capteurs inductifs 150 l'énergie
électrique nécessaire à leur fonctionnement, et le microprocesseur va recevoir et
traiter les signaux fournis par les capteurs inductifs 150.
[0048] La portion libre 144 de la feuille de circuit imprimé flexible 128 est reliée au
restant de la feuille de circuit imprimé flexible 128 par deux bandes 152 qui permettent
de replier la portion libre 144 autour de l'assemblage du bâti supérieur 36 et du
bâti inférieur 2, puis de rabattre la portion libre 144 contre la face inférieure
112 du bâti inférieur 2, de façon que les capteurs inductifs 150 pénètrent dans deux
logements 156 ménagés dans la surface inférieure 112 du bâti inférieur 2. Ainsi positionnés
dans leurs logements 156, les capteurs inductifs 150 se trouvent précisément situés
sous l'anneau aimanté 18, ce qui garantit une détection fiable du sens de rotation
de la tige de commande 4.
[0049] Une fois la portion libre 144 de la feuille de circuit imprimé flexible 128 rabattue
contre le bâti inférieur 2 (voir figure 17A), l'ensemble est recouvert par une plaque
de maintien 158 munie d'au moins un doigt élastique 160 (deux dans l'exemple représenté)
qui exerce sur les capteurs inductifs 150 une force élastique de pression dirigée
verticalement vers le haut de manière à plaquer ces capteurs inductifs 150 au fond
de leurs logements 156 (voir figure 17B). Les doigts élastiques 160 appuient sur la
feuille de circuit imprimé flexible 128 de préférence à l'endroit où les capteurs
inductifs 150 sont fixés. La plaque de maintien 158 est fixée sur la platine 140 par
exemple au moyen de deux vis 162.
[0050] La tige de commande 4 est portée par le bâti inférieur 2 qui lui sert de berceau.
De même, les deux capteurs inductifs 150 sont disposés dans les deux logements 156
ménagés dans ce même bâti inférieur 2 et sont plaqués contre le fond de ces logements
156 par un ou deux doigts élastiques 160 (voir figure 18). Par conséquent, la précision
du positionnement relatif des capteurs inductifs 150 et de l'anneau aimanté 18 qui
est monté fixe en rotation relativement à la tige de commande 4 est déterminée uniquement
par la précision avec laquelle est réalisé le bâti inférieur 2. Or, la précision de
fabrication de ce bâti inférieur 2, par exemple réalisé en plastique injecté, est
suffisante pour garantir le bon positionnement des capteurs inductifs 150 et de l'anneau
aimanté 18 même dans le cas d'une production en grande série. En outre, comme les
capteurs inductifs 150 sont forcés élastiquement contre le fond des logements 156
par le (ou les) doigt(s) élastique(s) 160, cela permet de compenser d'éventuels jeux
dus aux tolérances de fabrication. Ces tolérances de fabrication peuvent notamment
provenir de l'étape de soudage des composants à effet Hall 150 sur la feuille de circuit
imprimé flexible 128. Cette opération de soudage s'effectue par exemple dans un four
au moyen d'une pâte à souder déposée sur les plages de contact 148 de la feuille de
circuit imprimé flexible 128.
[0051] Le (ou les) capteurs inductifs 150 comprennent chacun un élément sensible 154 qui,
de manière schématisée, se présente sous la forme d'un élément parallélépipédique
sensible aux fluctuations de l'induction magnétique selon une direction
S perpendiculaire à la grande face du parallélépipède (voir figure 22). Dans l'exemple
illustré à la figure 18, les capteurs inductifs 150 sont préférentiellement orientés
de façon que leur élément sensible 154 détecte une fluctuation de l'induction magnétique
suivant la direction verticale
z uniquement. Autrement dit, les capteurs inductifs sont totalement insensibles aux
composantes horizontales suivant les axes orthogonaux
x et
y de l'induction magnétique.
[0052] Dans le cas où un seul capteur inductif 150 est prévu (voir figure 19), l'amplitude
de la rotation et la position de la tige de commande 4 peuvent être déterminées avec
une précision moyenne seulement. En effet, lorsque l'anneau aimanté 18 tourne sous
l'effet de l'actionnement de la tige de commande 4, le capteur inductif 150 produit
un signal sinusoïdal dont l'amplitude de la variation fluctue selon la valeur de l'angle
considérée. Si l'on se trouve par exemple dans une zone proche de la valeur π/2, le
signal sinusoïdal varie faiblement, de sorte que la tige de commande 4 peut être tournée
d'une quantité assez importante sans que le signal fourni par le capteur inductif
150 ne soit modifié de façon significative. La position de la tige de commande 4 et
son déplacement ne peuvent donc être déterminés qu'avec une précision moyenne. Par
contre, si l'on se trouve dans une zone proche de la valeur π, le signal sinusoïdal
fluctue fortement, de sorte que la quantité dont est tournée la tige de commande 4
et la position de celle-ci peuvent être déterminées avec une bonne précision. Dans
le cas où l'on peut se satisfaire d'une précision moyenne dans la détection de la
position et de la quantité dont est tournée la tige de commande 4, le système décrit
ci-dessus est tout à fait adapté. Cependant, dans le cas où une très bonne précision
de mesure est requise, il est préférable d'équiper l'objet portable selon l'invention
de deux capteurs inductifs 150 (voir figure 18). En effet, en prévoyant d'utiliser
deux capteurs inductifs 150, il est possible de déterminer à la fois l'amplitude et
le sens de rotation de la tige de commande 4 avec une précision accrue. Pour cela,
les deux capteurs inductifs 150 sont agencés à égale distance du centre de rotation
O de l'anneau aimanté 18, symétriquement par rapport à un plan
P passant par le centre de rotation
O de l'anneau aimanté 18. De préférence, les deux capteurs inductifs 150 sont agencés
par rapport à la tige de commande 4 de façon que, lorsque l'anneau aimanté 18 tourne
sous l'effet de l'actionnement de la tige de commande 4, les deux capteurs inductifs
150 produisent des signaux sinusoïdaux sin(x) et sin(x+δ) qui sont déphasés l'un par
rapport à l'autre d'un angle δ compris entre 60° et 120°, et de préférence sensiblement
égal à 90°. Pour calculer l'agencement relatif des deux capteurs inductifs et de l'anneau
aimanté 18, on peut par exemple procéder par itérations successives au moyen d'un
logiciel de calcul par éléments finis.
[0053] Du fait du déphasage de δ entre les signaux de mesure sinusoïdaux sin(x) et sin(x+δ)
produits par les deux capteurs inductifs 150, lorsque l'on calcule la fonction arc-tangente
du rapport entre ces deux signaux de mesure, on obtient une droite. Par conséquent,
il est possible, à partir d'un mouvement rotatif de la tige de commande 4, d'obtenir
du système formé par la tige de commande 4, l'anneau aimanté 18 et les deux capteurs
inductifs 150 une réponse linéaire. Cette linéarisation de la rotation de la tige
de commande 4 permet avantageusement d'effectuer une détection absolue de la position
de la tige de commande 4. En d'autres termes, il est possible à tout moment de connaître
le sens de rotation et la position de la tige de commande 4. En outre, du fait du
déphasage de δ, on est constamment dans une situation dans laquelle, lorsque le signal
de mesure sinusoïdal sin(x) produit par l'un des deux capteurs inductifs 150 varie
peu, l'autre signal sinusoïdal sin(x+δ) varie plus fortement et inversement, de sorte
que le rapport entre ces deux signaux donne toujours une information précise sur la
rotation de la tige de commande 4.
[0054] On a mentionné ci-dessus que les capteurs inductifs 150 étaient préférentiellement
orientés de façon que leur élément sensible ne détecte les fluctuations de l'induction
magnétique que selon l'axe vertical
z. Cette composante de l'induction magnétique est la somme des inductions selon l'axe
z engendrées par l'anneau aimanté 18 et par le champ magnétique extérieur à l'objet
portable. Or, les capteurs inductifs 150 étant très proches l'un de l'autre, l'influence
qu'exerce sur eux le champ magnétique externe est sensiblement la même pour les deux
capteurs inductifs 150. Par conséquent, en faisant le rapport entre les deux signaux
sinusoïdaux sin(x) et sin(x+δ), on élimine la composante de l'induction magnétique
due au champ magnétique extérieur à l'objet portable. La réponse du système formé
par la tige de commande 4, l'anneau aimanté 18 et les capteurs inductifs 150 est donc
totalement indépendante du champ magnétique extérieur, et il n'est pas nécessaire
de prendre des dispositions pour blinder magnétiquement l'objet portable. De même,
la réponse du système est indépendante de la température dans la mesure où la température
a le même effet sur les deux capteurs inductifs.
[0055] Il va de soi que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui
vient d'être décrit et que diverses modifications et variantes simples peuvent être
envisagées par l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention tel que défini
par les revendications annexées. En particulier, l'anneau aimanté dont il est question
ici est de préférence un anneau bipolaire mais il peut également s'agir d'un anneau
aimanté multipolaire. Les dimensions de l'anneau aimanté peuvent également être étendues
de façon à le faire correspondre à un cylindre creux.
Nomenclature
[0056]
- 1.
- Dispositif de commande
- 2.
- Bâti inférieur
- 4.
- Tige de commande
- X-X.
- Axe longitudinal de symétrie
- 6.
- Extrémité arrière
- 8.
- Couronne d'actionnement
- 10.
- Extrémité avant
- 12.
- Section carrée
- 14.
- Equipage magnétique
- 16.
- Palier lisse
- 18.
- Anneau aimanté
- 20.
- Bague-support
- 22a.
- Première section
- D1.
- Premier diamètre extérieur
- 22b.
- Seconde section
- D2.
- Deuxième diamètre extérieur
- 24.
- Epaulement
- 26.
- Trou carré
- 28.
- Logement cylindrique
- D3.
- Premier diamètre intérieur
- 30.
- Trou annulaire
- D4.
- Second diamètre intérieur
- D5.
- Troisième diamètre extérieur
- 32.
- Collerette circulaire
- 34a.
- Première gorge
- 34b.
- Seconde gorge
- 36.
- Bâti supérieur
- 38.
- Première surface de réception
- 40.
- Deuxième surface de réception
- 42.
- Trou
- 44a, 46a.
- Troisième et quatrième surface de dégagement
- 44b, 46b.
- Surfaces de dégagement complémentaires
- 48.
- Carrure
- 50.
- Collerette annulaire
- 52.
- Section cylindrique
- 54.
- Section arrière
- 56.
- Rainure
- 58.
- Plaque d'indexation de position
- 60.
- Portion courbée
- 62.
- Bras de guidage
- 64.
- Plots
- 66a, 66b.
- Doigts
- 68.
- Rebord
- 70.
- Ouvertures
- 72.
- Profil
- 74a.
- Premier creux
- 74b.
- Second creux
- 76.
- Sommet
- 78.
- Extrémités
- 80.
- Ressort de positionnement
- 82.
- Bras
- 84.
- Base
- 86.
- Tiges
- 88.
- Ressort de limitation de déplacement
- 90.
- Partie centrale
- 92.
- Paire de bras élastiques
- 94.
- Paire de bras élastiques
- 96.
- Pattes rigides
- 98.
- Plaque de déboîtement
- 100.
- Segment droit
- 102.
- Première section transversale
- 104.
- Seconde section transversale
- 106.
- Pattes
- 108.
- Logement
- 110.
- Trou
- 112.
- Face inférieure
- 114.
- Premier profil en rampe
- α.
- Première pente
- 116.
- Point de transition
- 118.
- Second profil en rampe
- β.
- Seconde pente
- 120a, 120b.
- Premier et deuxième ressort de contact
- 122a, 122b.
- Première et deuxième cavité
- 124.
- Pattes de contact
- 126.
- Premières plages de contact
- 128.
- Feuille de circuit imprimé flexible
- 130a, 130b.
- Troisième et quatrième ressort de contact
- 132a, 132b.
- Troisième et quatrième cavité
- 134.
- Augmentation de diamètre
- 136.
- Trous
- 138.
- Deuxièmes plages de contact
- 140.
- Platine
- 142.
- Découpe
- 144.
- Portion libre
- 146.
- Composants électroniques
- 148.
- Troisièmes plages de contact
- 150.
- Capteurs inductifs
- 152.
- Bandes
- 154.
- Elément sensible
- 156.
- Logements
- 158.
- Plaque de maintien
- 160.
- Doigts élastiques
- 162.
- Vis
1. Objet portable comprenant une tige de commande (4) dont l'actionnement en rotation
permet de commander au moins une fonction électronique ou mécanique de l'objet portable,
un anneau aimanté (18) étant entraîné en rotation par la tige de commande (4), la
rotation de la tige de commande (4) et la position de celle-ci étant détectées par
deux capteurs inductifs (150) agencés de façon à n'être sensibles à une variation
de l'induction magnétique produite par la rotation de l'anneau aimanté (18) que selon
deux directions de l'espace qui sont parallèles entre elles.
2. Objet portable selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux capteurs inductifs (150) sont agencés à égale distance d'un centre de rotation
(O) de l'anneau aimanté (18), symétriquement par rapport à un plan (P) passant par le centre de rotation (O) de l'anneau aimanté (18).
3. Objet portable selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux capteurs inductifs (150) ne sont sensibles à une variation de l'induction
magnétique que selon une direction verticale.
4. Objet portable selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux capteurs inductifs (150) sont agencés par rapport à la tige de commande
(4) de façon que, lorsque l'anneau aimanté (18) tourne sous l'effet de l'actionnement
de la tige de commande (4), les deux capteurs inductifs (150) produisent des signaux
qui sont déphasés l'un par rapport à l'autre d'une valeur comprise entre 60° et 120°.
5. Objet portable selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un bâti (2) agencé pour servir de berceau à la tige de commande (4), les
capteurs inductifs (150) étant disposés dans au moins un logement (156) ménagé dans
le bâti (2) à l'intérieur duquel ils sont maintenus par des moyens élastiques.
6. Objet portable selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux capteurs inductifs (150) sont disposés dans deux logements (156) distincts
ménagés dans le bâti (2).
7. Objet portable selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque de maintien (158) munie d'au moins un doigt élastique (160)
qui, par pression sur les capteurs inductifs (150), maintient ces capteurs inductifs
(150) à l'intérieur du au moins un logement (156) dans lequel ils sont disposés.
8. Objet portable selon la revendication 7, caractérisé en ce que la plaque de maintien (158) est munie de deux doigts élastiques (160) et en ce que les capteurs inductifs (150) sont fixés sur une feuille de circuit imprimé (128)
sur laquelle les doigts élastiques (160) appuient aux endroits où les capteurs inductifs
(150) sont fixés.
9. Objet portable selon la revendication 8, caractérisé en ce que la feuille de circuit imprimé (128) est flexible et en ce qu'elle est rabattue sur le bâti (2) de sorte que les capteurs inductifs (150) soient
disposés dans les logements (156).
10. Objet portable selon la revendication 9, caractérisé en ce que les doigts élastiques (160) immobilisent les capteurs inductifs (150) selon une direction
verticale.
11. Objet portable selon la revendication 10, caractérisé en ce que les doigts élastiques (160) sont agencés pour forcer les capteurs inductifs (150)
contre le fond des logements (156) dans lesquels ils sont disposés.
12. Procédé de détection d'une position d'une tige de commande (4) dont l'actionnement
en rotation permet de commander une fonction électronique ou mécanique d'un objet
portable équipé de la tige de commande (4), un anneau aimanté (18) étant entraîné
en rotation par la tige de commande (4), la rotation de la tige de commande (4) et
la position de celle-ci étant détectées par deux capteurs inductifs (150) agencés
de façon à n'être sensibles à une variation de l'induction magnétique produite par
la rotation de l'anneau aimanté (18) que selon une seule direction de l'espace, le
procédé comprenant l'étape qui consiste à calculer la fonction arc-tangente du rapport
entre les signaux produits par chacun des capteurs inductifs (150) afin de déterminer
le sens de rotation et la position de la tige de commande (4).