La présente invention concerne une touche unitaire étanche, à effet tactile, notamment pour clavier du type comportant :
Il est connu un clavier à touches de ce type dont les moyens déformables précités sont constitués par une membrane souple commune à toutes les touches et placée au-dessus de la plaque de support pour protéger les alvéoles et assurer le rappel élastique des touches auxquelles est reliée ladite membrane par pincement avec un élément de l'interrupteur.
L'inconvénient majeur de ce type de claviers à touches réside dans le fait que la membrane souple ainsi que la plaque de support sont perforées d'une multiplicité d'ouvertures en nombre égal au nombre d'interrupteurs équipant le clavier. De ce fait, après un certain nombre de manoeuvres, il se produit une distension du matériau qui, associé à un vieillissement dans le temps de ce dernier, ne permet plus à la membrane d'assurer l'étanchéité de l'ensemble. De plus, l'effet tactile obtenu dans ce type de clavier connu n'est pas contrôlé et maîtrisé. En effet, il est dû à la seule résistance de la membrane, se déformant latéralement sous l'effet d'une poussée axiale sur la touche, à laquelle s'ajoute celle d'un organe ressort de l'interrupteur jusqu'à un point de basculement de ce dernier.
Si ledit basculement permet à l'opérateur de sentir par effet tactile que son opération a été prise en compte, en revanche, au-delà de ce basculement, une surcourse procurant un certain confort d'utilisation n'est obtenue que par le seul écrasement de la membrane de façon limitée et incontrôlée.
Par le brevet DE-A-28 28 435, on a également proposé d'intercaler entre la touche et l'élément d'actionnement de l'interrupteur, un élément amortisseur. Toutefois, cette solution, quine fait que décaler la courbe réponse de l'élément d'actionnement de l'interrupteur, ne permet pas d'aboutir au résultat recherché.
L'invention a plus particulièrement pour but de remédier à ces inconvénients et de fournir à l'utilisateur un clavier à touches parfaitement étanche et à effet tactile contrôlé pendant toute la durée de la manoeuvre.
A cet effet, elle propose un interrupteur, à effet tactile, comportant :
Selon l'invention, cet interrupteur est caractérisé en ce que le picot est réalisé en une matière déformable élastiquement avec un bas module d'élasticité, tandis que la face inférieure de la touche comprend une cavité dans laquelle s'engage le picot, de sorte que, lorsque la touche est soumise à une pression de commande, on obtient successivement :
Avantageusement, la susdite membrane, le susdit picot ainsi qu'éventuellement la susdite touche, pourront former une seule et même pièce réalisée en une matière élastiquement déformable telle que, par exemple, un élastomère.
Le picot pourra présenter une forme cylindrique et/ou tronconique dont la grande base, qui se confond avec la membrane, vient porter sur un organe élastiquement déformable de l'interrupteur.
Bien entendu, l'effet tactile recherché pourra être obtenu par un choix approprié du module d'élasticité de l'élastomère, de la forme et de la hauteur du picot, ainsi que des dimensions et de la conformation de la touche.
L'organe élastiquement déformable de l'interrupteur pourra consister en une lame ou une coupelle à effet de claquage qui ne se déforme élastiquement qu'à partir d'un seuil d'effort prédéterminé.
Comme précédemment mentionné, l'invention concerne également un clavier réalisé à l'aide de la touche précédemment définie.
Dans ce cas, le susdit support pourra se présenter sous la forme d'une plaque, par exemple une plaque de circuit imprimé, munie d'une pluralité d'alvéoles aptes à recevoir chacune un élément d'interrupteur. Cette plaque est alors recouverte par la susdite membrane laquelle comprend, au niveau de chacune des alvéoles, un picot élastiquement déformable actionnable par une touche.
Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
La portion de clavier 1 représentée figure 1, comprend une plaque de support 2 constituée par un circuit imprimé permettant notamment le raccordement électrique dudit clavier 1 à un appareillage (non représenté).
La plaque de support 2 est munie d'une pluralité d'alvéoles 3 disposées suivant des lignes et/ou des colonnes. Chacune de ces alvéoles 3 constitue le logement d'un interrupteur 4 formé d'éléments conducteurs ou plots 5, 6, 7 disposés au fond de l'alvéole 3 et susceptible de coopérer par contact électrique avec une lame conductrice 18 déformable élastiquement et agissant par effet de claquage, ceci afin d'établir la liaison du plot 6 avec les plots 5 et 7.
Les alvéoles 3 sont ménagées en creux sous le plan supérieur de la plaque de support 2 ou circuit imprimé sur lequel est disposée une membrane 8 constituant des moyens déformables qui, associés à un ensemble 9 touche-poussoir-interrupteur, procurent à l'utilisateur une sensation tactile.
Selon l'invention, la membrane 8 est pleine, c'est-à-dire ne comportant aucune ouverture pour permettre le passage d'un des éléments de l'ensemble 9. Elle est réalisée dans un matériau élastomère et est hérissée d'autant de picots 10 qu'il y a d'interrupteurs 4 à commander. Les picots 10 sont déformables axialement en compression. Ils sont venus de matière avec ladite membrane 8 et sont aptes à s'interposer, au montage de cette dernière, entre une touche 11 et l'interrupteur 4 pour constituer un poussoir.
La membrane 8, ainsi réalisée, est fixée sur la plaque support 2 de manière à ce que chacun des picots se trouve dans l'axe d'une alvéole 3 correspondante. Dans cet exemple, cette fixation est assurée au moyen d'une structure ajourée 12 présentant la forme d'une grille, comportant une pluralité de cavités 16 séparées par des cloisons 14, 15, cette structure 12 étant disposée sur la membrane 8 et fixée sur la plaque support 2 grâce à des moyens de fixation tels que des éléments de sertissage à chaud 13 ou même des vis (non représentées). Bien entendu, chacune des cavités 16 est destinée à recevoir un picot 10 correspondant et à assurer le guidage axial de la touche 11 associée à ce picot 10.
Comme on peut le voir sur la figure 1, au repos, la touche 11 solidaire de l'extrémité du picot 10 dépasse légèrement au-delà de l'orifice supérieur 17 de la cavité 16. La liaison mécanique poussoir 11/interrupteur 4 est alors assurée grâce au fait que la lame 18 vient légèrement en appui sur la zone de la membrane 8 formant la base du picot 10.
Le picot 10 ou poussoir est constitué ainsi d'une masse d'élastomère à section variable sensiblement tronconique dont la grande base se confond avec la membrane 8. De préférence, le module d'élasticité de cet élastomère est choisi relativement bas.
A partir de la position de repos représentée sur la figure 1, l'application sur la touche 11 d'une force axiale F d'amplitude suffisante provoque un déplacement en trois temps de cette touche, à savoir :
En effet, lors de cette phase de surcourse, la lame élastique 18 est maintenue appliquée contre les plots de contact 5, 6, 7 et ne subit plus de déformation. La croissance rapide de l'effort résistant étant alors due à l'entrée en action de moyens de limitation de l'expansion du picot 10 équipant le poussoir.
Dans cet exemple, ces moyens de limitation de l'expansion du picot 10 sont constitués par une cavité inférieure 19 de la touche 11 dans laquelle se loge et se centre le picot 10. Les dimensions et la forme de la cavité 19 sont telles qu'elles permettent son expansion libre dans la phase de précourse OF correspondant à l'écrasement Δ (mesuré par rapport au plan de référence PP′ du sommet du picot 10 en position de repos) et à contenir ladite expansion au cours de la surcourse F′, F˝ correspondant à l'écrasement Δ′ pour un volume prédéterminé du picot 10 correspondant à celui de la cavité 19 dont les rebords 19a sont en l'occurrence chanfreinés. A ce stade de fin de course, la touche 11 est complètement enfoncée dans la cavité 16 de la structure 12.
Bien entendu, l'invention ne se limite pas au mode d'exécution précédemment décrit. Ainsi, par exemple, la structure 12 pourrait être supprimée.
Il importe d'insister qu'un avantage important de la solution proposée par la présente invention consiste en ce qu'elle permet d'éviter tous les risques de rupture, de grippage de pièces en mouvement connus dans les commandes mécaniques dites "pompes" comportant plusieurs pièces, ressorts, axes, pièces mobiles, etc..., et cela, tout en en conservant les caractéristiques ergonomiques de contact pendant toute la durée de la course.