La présente invention concerne un dispositif d'interrupteur électrique sur un circuit imprimé comportant un substrat isolant qui s'étend sensiblement dans un plan dans la région de l'interrupteur et qui porte au moins une plage conductrice du circuit imprimé, le dispositif comportant en outre une pièce de contact fixée à un point d'attache fixe par rapport au substrat, ladite pièce étant déformable élastiquement entre une position de repos où elle ne touche pas la plage conductrice et une position d'enclenchement où une partie de contact de ladite pièce est en contact avec ladite plage, et un organe de commande qui est mobile dans une direction de poussée sensiblement parallèle au plan du substrat et à distance dudit plan pour appliquer une poussée dans ladite direction à la pièce de contact afin de la mettre dans sa position d'enclenchement.
L'invention concerne également une montre comportant une boîte et un tel dispositif dans la boîte.
Dans la plupart des interrupteurs montés sur un circuit imprimé et se fermant par pression manuelle sur une touche de commande, cette pression agit perpendiculairement au plan du circuit imprimé, parce que c'est la construction la plus simple. Il y a cependant des cas où l'organe de commande doit être placé latéralement et agir parallèlement au plan du circuit. Un cas typique est celui des montres, par exemple les montres-chronographes ou les montres multifonctionelles, où un circuit imprimé est généralement parallèle au fond et à la face supérieure de la boîte de montre, alors qu'on préfère placer les poussoirs de commande sur les côtés de la boîte, plutôt que sur la face supérieure où ils seraient exposés à des actionnements intempestifs par contact avec des corps étrangers. La solution habituelle consiste alors à utiliser, en face de chaque poussoir, un interrupteur placé hors du circuit imprimé et se fermant dans la direction d'action du poussoir, donc parallèlement au plan du circuit imprimé. Il en résulte un encombrement qui est gênant dans un objet de petite taille telle qu'une boîte de montre. Les publications US-A-4 062 181, US-A-4 122 664 et EP-A-0 703 512 décrivent des dispositifs de ce genre.
On connaît par le brevet US-A-4 423 966 un réveil de table pourvu d'un type d'interrupteur ayant une lame de contact flexible montée directement sur un substrat plan et actionnée par un bouton de commande qui coulisse dans une fente parallèle au plan du substrat. La lame a une forme en V renversé très ouvert, pour présenter une rampe à faible inclinaison servant de came contre laquelle le bouton de commande s'appuie en glissant pour abaisser la lame par flexion jusqu'à ce que l'extrémité libre de la lame aille toucher une plage de contact sur le substrat. Cette construction ne convient pas à une montre, parce qu'on ne peut guère assurer l'étanchéité dans la zone de la fente et aussi parce qu'un tel interrupteur est trop imprécis pour commander des fonctions chronométriques. En outre, la friction du bouton sur la surface de came est gênante pour l'opérateur et cause de l'usure.
Le brevet US-A-4 144 428 décrit un interrupteur du genre défini en préambule ci-dessus, c'est-à-dire convertissant le mouvement de commande parallèle au plan du substrat en un mouvement de fermeture du contact électrique par déformation de la pièce de contact pour la rapprocher du substrat portant la plage conductrice sur laquelle elle doit s'appliquer. Un bâti métallique en forme de U rectangulaire renversé est fixé sur une carte à circuit imprimé supposée horizontale et supporte une tige de poussoir horizontale qui peut coulisser à travers le bâti. La pièce de contact est une lame flexible ayant un point d'appui fixe contre un angle intérieur du bâti et un point d'appui mobile formé par un collet de la tige. Quand on pousse la tige, la lame se bombe vers le bas et va toucher une plage conductrice sur le circuit imprimé. Cette construction est relativement lourde et encombrante sur le circuit imprimé et pose en outre des problèmes de lubrification et d'usure qui peuvent affecter son fonctionnement.
La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients de l'art antérieur, en créant un dispositif d'interrupteur sur circuit imprimé présentant une construction très simple et peu coûteuse, un fonctionnement fiable et un faible encombrement, permettant notamment son utilisation dans un objet de petite taille telle qu'une montre-bracelet.
Dans ce but, un premier aspect de l'invention concerne un dispositif d'interrupteur électrique du genre indiqué plus haut, caractérisé en ce que le point d'attache se trouve à proximité du plan du substrat et en ce que la pièce de contact est flexible entre le point d'attache et un point d'application de ladite poussée, de sorte qu'elle fléchit sous ladite poussée et que la partie de contact suit une trajectoire approximativement perpendiculaire au plan du substrat lorsqu'elle entre en contact avec la plage conductrice.
Ainsi, en supposant par exemple que le substrat est horizontal, lorsqu'on actionne l'organe de commande pour fermer l'interrupteur, la pièce de contact fléchit principalement au voisinage de son point d'attache situé à proximité du plan du substrat et de préférence dans ce plan-même, si bien que le reste de la pièce effectue un mouvement sensiblement pivotant autour de cette zone de flexion principale. Comme la partie de contact de la pièce est également proche du plan du substrat, sa trajectoire est alors descendante, donc approximativement perpendiculaire à ce plan. Par contre, le point d'application de la poussée est distant de ce plan et suit donc une trajectoire à composante horizontale. Cette trajectoire peut être complètement horizontale si le point d'application de la poussée se trouve à la verticale de la zone de flexion principale.
De préférence, la pièce de contact comporte une partie proéminente située à distance dudit plan, une première branche rattachée à la partie proéminente et comprenant la partie de contact, et une deuxième branche flexible rattachée à la partie proéminente et fixée au point d'attache, le point d'application de la poussée étant situé sur la partie proéminente ou à proximité de celle-ci.
Dans un dispositif selon l'invention, le point d'attache de la pièce de contact peut se trouver soit sur le substrat, de sorte que la pièce est solidaire du circuit imprimé, soit sur un autre élément fixe par rapport au substrat, de sorte que le circuit imprimé présente un moindre encombrement, en particulier pour le stockage. Si le point d'attache est sur le substrat, le circuit imprimé peut comporter une deuxième plage conductrice qui est raccordée électriquement à la pièce de contact au point d'attache. En outre, la partie proéminente de la pièce de contact, comportant le point d'application de la poussée, peut s'étendre au-delà d'un bord du substrat en direction de l'organe de commande, en particulier si l'on souhaite que cet organe ne s'étende pas au-dessus du circuit imprimé.
Un second aspect de l'invention concerne une montre comportant une boîte et un dispositif selon le premier aspect de l'invention, la montre étant caractérisée en ce que le plan du substrat est sensiblement parallèle à un fond de la boîte et en ce que l'organe de commande comporte un poussoir manuel disposé dans une carrure de la boîte et présentant, en regard de la pièce de contact, une surface d'appui perpendiculaire à la direction de poussée.
Cela signifie qu'on dispose ainsi d'un contact électrique se fermant directement sur le circuit imprimé, perpendiculairement à celui-ci, sous l'action d'un poussoir disposé latéralement dans la boîte de montre et pouvant être, en particulier, de construction classique. Dans une forme de réalisation particulièrement simple, le poussoir peut être formé par un élément déformable en élastomère.
Selon les cas, la surface d'appui du poussoir peut être agencée pour s'appuyer directement contre la pièce de contact, ou bien un élément de transmission, notamment en forme de bille, peut être interposé entre la surface d'appui du poussoir et la pièce de contact, ledit élément étant guidé dans la boîte pour être mobile dans la direction de poussée.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante de différents exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
La montre représentée partiellement à la figure 1 comporte une boîte 1 comprenant un fond 2, une carrure 3 équipée d'un ou plusieurs poussoirs latéraux 4, une lunette 5 et une glace 6 recouvrant des moyens d'affichage numériques ou analogiques, par exemple des aiguilles non représentées et un cadran 7. Entre le fond 2 et le cadran 7 se trouve un compartiment central 8 qui contient un mouvement d'horlogerie non représenté.
Dans le présent exemple, le fond 2 et la carrure 3 sont formés par une pièce monobloc en matière synthétique, sur laquelle est soudée la lunette 5 également en matière synthétique. La glace 6 est soudée ou collée à la lunette 5 et maintient le cadran 7. Le poussoir 4 représenté est une pièce en élastomère déformable, logé dans un orifice latéral de la carrure 3 et réalisé de préférence par surmoulage. Le poussoir 4 comporte un axe central 9 parallèle au fond 2 de la boîte, une tête 10 saillante à l'extérieur de la boîte, et une surface d'appui 11 disposée sur une protubérance 12 du poussoir à l'intérieur de la boîte en face du compartiment 8. Cette surface 11 est de préférence plane et perpendiculaire au fond 2 lorsque le poussoir est au repos. Dans un plan perpendiculaire à celui de la figure 1, le poussoir 4 peut avoir par exemple une forme circulaire ou oblongue.
Toutefois, il faut noter que d'autres types de poussoirs ou organes de commande peuvent être utilisés dans le cadre de la présente invention, comme on le décrira plus loin, pourvu que l'actionnement d'un tel organe de commande provoque un déplacement de la surface d'appui 11 dans une direction de poussée A parallèle à l'axe 9 du poussoir.
Le compartiment 8 contient un circuit imprimé 13 équipé d'un interrupteur électrique 14. Le circuit imprimé 13, qui peut être d'un type classique, comporte un substrat isolant 15 constitué par une carte relativement rigide qui s'étend dans un plan 16 sensiblement parallèle au fond 2 de la boîte 1. Dans l'exemple représenté, le substrat 15 est fixé directement sur le fond 2, mais il pourrait être fixé à tout autre élément fixe dans la boîte. Sur la face supérieure du substrat, le circuit imprimé 13 comporte des pistes conductrices 17, 18 raccordées à des plages conductrices respectives 19, 20 (figure 3) qui font partie de l'interrupteur 14 avec une pièce de contact métallique 22 fixée au circuit imprimé 13 au moyen de deux rivets constituant deux points d'attache 23 de la pièce 22. Les figures 2 et 3 montrent plus en détail la forme de la pièce de contact 22 qui a été découpée dans une feuille métallique et pliée. Cette pièce comporte une partie proéminente 25 surélevée par rapport au substrat 15, donc située à distance du plan 16 du substrat et s'étendant en regard de la surface d'appui 11 du poussoir 4 (figure 1). Au milieu de la partie proéminente 25 est rattachée une extrémité d'une première branche flexible 26 dont l'autre extrémité, légèrement recourbée vers le haut, constitue une partie de contact 27 se trouvant au-dessus de la plage conductrice 20 du circuit imprimé 13. De part et d'autre de la première branche 26, chaque extrémité de la partie proéminente 25 est raccordée à une deuxième branche respective flexible 28 dont l'autre extrémité 29 constitue un pied qui est fixé au circuit imprimé 13 par le rivet correspondant. La figure 3 montre que l'un des pieds 29 est appliqué sur la plage conductrice 19, celle-ci étant raccordée par exemple au pôle de masse du circuit imprimé par la piste conductrice 17.
Lorsqu'on presse manuellement la tête 10 du poussoir 4, sa surface d'appui 11 se déplace dans la direction de la flèche A, jusqu'à la position d'enclenchement dessinée en traits interrompus dans la figure 1, et pousse dans la même direction la partie proéminente 25 de la pièce de contact 22. Cette poussée fait fléchir les deuxièmes branches 28 de la pièce 22 là où le moment de flexion est le plus grand, c'est-à-dire dans une zone de flexion principale 30 (figure 2) située à proximité du point d'attache 23 correspondant. Cette flexion a pour effet d'abaisser la partie de contact 27 jusqu'à ce qu'elle entre en contact avec la plage conductrice 20, fermant ainsi l'interrupteur 14 pour établir une connexion électrique entre les pistes 17 et 18 du circuit imprimé. Dans cette position, la flexibilité de la première branche 26 évite la nécessité d'une butée dans le poussoir 4.
Lorsqu'on relâche la pression sur le poussoir, celui-ci et la pièce de contact 22 reprennent par élasticité leur position de repos dessinée en traits continus, de sorte que l'interrupteur 14 se rouvre.
Un avantage de la configuration qui vient d'être décrite de la pièce de contact 22 est que sa partie proéminente 25 peut se trouver, en vue en plan, au-delà d'un bord 31 du circuit imprimé 13, si bien que ce bord n'a pas besoin d'être tout proche du poussoir 4. Cela peut permettre aussi une réduction de longueur du poussoir.
Dans la forme de réalisation illustrée par les figures 4 et 5, la boîte de montre 1 comporte un poussoir en élastomère 34 ayant un corps central déformable 35 en forme de cloche circulaire ou ovale, ancré par surmoulage dans la carrure 3 de la boîte de montre 1. Le poussoir 34 a une tête extérieure saillante 36 et une tige intérieure 37 dont l'extrémité forme une surface d'appui 38 perpendiculaire à l'axe 39 du poussoir, donc à la direction de poussée A et au plan du circuit imprimé 13. Une bille 40 en matière plastique isolante est interposée entre cette surface 38 et la pièce de contact 42 de l'interrupteur 14, cette bille étant guidée dans un conduit de la boîte 1 de manière à coulisser dans la direction A lorsqu'elle est poussée par le poussoir 34 et en sens inverse lorsqu'elle est repoussée par la pièce de contact 42.
La pièce de contact 42 a une forme différente de la pièce 22 décrite plus haut, mais elle fonctionne de manière analogue. Elle comprend essentiellement une lame métallique pliée suivant une forme générale en U renversé, pour former une partie proéminente incurvée 43 entre une première branche 44, dont l'extrémité libre coudée forme la partie de contact 45, et une deuxième branche flexible 46 ayant à son extrémité un pied élargi 47 qui est fixé au circuit imprimé 13 par deux rivets constituant ses points d'attache 48. Quand on presse le poussoir 34, la bille 40 s'appuie contre la partie proéminente 43 ou le haut de la deuxième branche 46 de la pièce de contact 42, pour fléchir le bas de cette branche jusqu'à la position d'enclenchement représentée en traits interrompus dans la figure 4. La partie de contact 45 s'abaisse ainsi verticalement pour s'appliquer sur la plage de contact correspondante du circuit imprimé.
La présence de la bille 40 a l'avantage de permettre, le cas échéant, une certaine distance entre le poussoir 34 et l'interrupteur 14. Elle permet en outre une isolation électrique entre l'interrupteur et le poussoir, notamment si celui-ci est en métal.
Toutefois, on peut aussi envisager que la pièce de contact 42 décrite ci-dessus soit commandée par un poussoir s'appliquant directement contre elle.
Dans la variante illustrée à la figure 6, la seule différence par rapport au dispositif des figures 4 et 5 est que la pièce de contact 42 n'est pas fixée sur le circuit imprimé 13, mais sur une autre pièce fixe 50, par exemple une pièce métallique raccordée électriquement à la masse. Si le fond 2 de la boîte est métallique, la pièce de contact 42 peut même lui être fixée directement. L'avantage de cette variante est que le circuit imprimé 13 présente ainsi un encombrement réduit en hauteur et en longueur, permettant de le stocker et de le manipuler plus facilement. Cette variante peut aussi présenter de l'intérêt dans les cas où le substrat du circuit imprimé est souple et/ou incurvé, ou en général d'une nature qui ne permet pas de lui fixer aisément la pièce de contact.
Bien que l'invention soit décrite par son application dans une montre, il est bien entendu que son champ d'application s'étend à toutes sortes d'autres utilisations d'un interrupteur sur un circuit imprimé, avec organe de commande de types variés tels que des touches, des poussoirs, des leviers et autres, dans la mesure où cet organe agit dans une direction sensiblement parallèle au circuit imprimé.