FR2800904A1

FR2800904A1 - Push-button switch e.g. for electrical control in motor vehicle has seals isolating switch commutation zone from outside atmosphere

Info

Publication number: FR2800904A1
Application number: FR9914139A
Authority: FR
Inventors: Jean Paul Viennois
Original assignee: Dav SA
Current assignee: Dav SA
Priority date: 1999-11-10
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2001-05-11
Anticipated expiration: 2019-11-10
Also published as: FR2800904B1

Abstract

The switch consists of a supple and deformable element (1) with a push-button tip (7) and a conductor (2) which makes contact with a commutation zone (6) on a circuit panel (3), and is equipped with seals (8, 9, 10) to isolate the commutation zone from the outside atmosphere. One seal is in the form of a ring (10) with claws (11) which clip into holes (12) in the circuit panel and a groove (9) round the inner surface of the ring to receive an edge seal (8) on the supple element (1). The conductor consists of a flexible dome fitted between the supple element and the commutation zone of the panel.

Description

<I>Dispositif de commutation unitaire étanche</I> La présente invention concerne un dispositif de commutation unitaire et etanche, qui permet de réaliser une commutation directement sur un circuit conducteur. <I> Watertight unitary switching device </I> The present invention relates to a watertight unitary switching device which enables switching to be carried out directly on a conductive circuit.

Dans les véhicules automobiles notamment, fonctions de commande électrique sont de plus en plus nombreuses afin d'accroître le confort et sécurité des passagers. De nombreuses commandes qui étaient encore manuelles dans un passé récent sont aujourd'hui assurées par des organes électriques. Il en est ainsi des commandes lève-vitres, de positionnement des sièges avant d'un véhicule, des toits ouvrants, etc. Il s'ensuit une utilisation de plus en plus grande d'organes électriques de commande tels que les interrupteurs basculants, les "pushs", les claviers, etc. In motor vehicles in particular, electrical control functions are more and more numerous in order to increase the comfort and safety of the passengers. Many controls that were still manual in the recent past are now provided by electrical components. This is the case with window-lift controls, positioning of the front seats of a vehicle, sunroofs, etc. This results in an increasing use of electrical control elements such as rocker switches, "pushs", keyboards, etc.

Sur un même circuit conducteur tel qu'un circuit imprimé, divers composants électriques sont généralement montés qu'il agisse de micro- rupteurs commutation, de relais de puissance ou de transistors. Des machines spécifiques du type appelées des "pick and place" sont utilisées pour prélever des composants électroniques disposés dans un endroit approprié proche et pour le mettre en place sur le circuit conducteur. Souvent, liaison électrique de ces composants avec le circuit conducteur, après leur mise en place sur ce dernier, est effectuée par un procédé dit de soudure à la vague ou de refusion. On the same conductive circuit such as a printed circuit, various electrical components are generally mounted, whether they be switching microswitches, power relays or transistors. Specific machines of the type called "pick and place" are used to take electronic components arranged in a suitable place nearby and to place it on the conductive circuit. Often, electrical connection of these components with the conductive circuit, after their installation on the latter, is carried out by a process called wave soldering or reflow.

existe de nombreux dispositifs de commutation largement utilisés comprenant un boîtier, une grille conductrice montée sur le fond du boîtier et pourvue d'au moins deux languettes de contact qui passent à travers le boîtier pour être accessibles à l'extérieur dudit boîtier, un cloquant centré dans boîtier, en appui sur la grille, et un actionneur monté dans le boîtier et au-dessus du cloquant. Le micro-rupteur ainsi constitué est ensuite monté sur circuit conducteur tel qu'un circuit imprimé par soudure des languettes extérieures sur des pistes de ce dernier, de manière à assurer une commutation entre deux pistes dudit circuit imprimé. L'inconvénient majeur de ce micro rupteur est le défaut d'étanchéité de la zone de commutation sur la grille conductrice car les poussières et autres corps étrangers peuvent pénétrer à l'intérieur du boîtier par les interstices obligatoirement présents au niveau des passages de languettes extérieures et de l'actionneur. De plus, la nécessité de souder les languettes extérieures sur le circuit imprimé constitue un autre inconvénient. there are many widely used switching devices including a housing, a conductive grid mounted on the bottom of the housing and provided with at least two contact tabs which pass through the housing to be accessible outside said housing, a centered blister in housing, resting on the grid, and an actuator mounted in the housing and above the blister. The micro-switch thus formed is then mounted on a conductive circuit such as a printed circuit by soldering the external tabs on tracks of the latter, so as to ensure switching between two tracks of said printed circuit. The major drawback of this microswitch is the lack of tightness of the switching zone on the conductive grid because dust and other foreign bodies can penetrate inside the housing through the gaps necessarily present at the passages of external tongues. and the actuator. In addition, the need to solder the outer tabs on the printed circuit is another drawback.

Des micro-rupteurs considérés comme étanches ont été également proposés. Ils sont constitués par une embase qui est surmoulée une grille, les composants tels que le cloquant et l'actionneur étant positionnés sur la grille avant de monter un capot de protection sur ladite embase, l'ensemble capot-embase constituant un boîtier. Un tel dispositif necessite davantage de pièces, un procédé de fabrication spécifique d'où un prix de revient nettement accru sans procurer une étanchéité parfaite entre l'intérieur et l'extérieur du boîtier en raison du passage de certaines pièces connexion à travers le boîtier qui est ensuite monté et fixé sur le circuit conducteur. Micro-switches considered as waterproof have also been proposed. They consist of a base which is overmolded a grid, the components such as the blister and the actuator being positioned on the grid before mounting a protective cover on said base, the cover-base assembly constituting a housing. Such a device requires more parts, a specific manufacturing process hence a significantly increased cost price without providing a perfect seal between the inside and the outside of the case due to the passage of certain connecting pieces through the case which is then mounted and fixed on the conductor circuit.

Des cloquants simples montés sur un circuit conducteur sont egalement utilisés, leur déformation étant obtenue par un organe d'actionnement extérieur. Les zones de commutation correspondant à ces cloquants ne sont nullement protégées vis-à-vis de l'extérieur ou du milieu environnant. Simple blisters mounted on a conductive circuit are also used, their deformation being obtained by an external actuating member. The switching zones corresponding to these blisters are in no way protected from the outside or from the surrounding environment.

Les systèmes à membrane sont également connus. La membrane généralement disposée au-dessus du circuit conducteur elle comprend plusieurs éléments de commutation répartis sur toute sa surface, chaque 'lément de commutation étant associé à une zone de commutation du circuit conducteur. L'ensemble constitué par la membrane et circuit étant enfermé dans un boîtier qui pince toute la périphérie de la membrane pour isoler de l'extérieur la partie du circuit conducteur qui est recouverte par la membrane. Dans un tel système, les zones de commutation du circuit conducteur communiquent entre elles et ne sont pas étanches les unes par rapport aux autres. De plus, il ne s'agit pas à proprement parler de dispositifs de commutation unitaires même si chaque élément de commutation peut être actionné indépendamment des autres. Enfin, une fois la membrane est fixée sur le circuit conducteur, il n' pas possible d'accéder aux pistes conductrices situées entre les zones de commutation pour procéder, par exemple, à un montage d'autres composants. Il faut noter egalement que de tels systèmes ne se prêtent pas à une utilisation dans les machines automatisées de "pick and place". Membrane systems are also known. The membrane generally disposed above the conductive circuit it comprises several switching elements distributed over its entire surface, each switching element being associated with a switching zone of the conducting circuit. The assembly constituted by the membrane and circuit being enclosed in a housing which clamps the entire periphery of the membrane to isolate from the outside the part of the conductive circuit which is covered by the membrane. In such a system, the switching zones of the conductive circuit communicate with each other and are not sealed from one another. In addition, these are not strictly speaking unitary switching devices even if each switching element can be actuated independently of the others. Finally, once the membrane is fixed to the conductive circuit, it is not possible to access the conductive tracks located between the switching zones to proceed, for example, with mounting of other components. It should also be noted that such systems are not suitable for use in automated "pick and place" machines.

La présente invention a pour but de proposer un dispositif de commutation unitaire qui est simple à réaliser et qui isole parfaitement vis avis de l'extérieur la zone de commutation d'un circuit conducteur lequel est monté le dispositif de commutation. The object of the present invention is to propose a unitary switching device which is simple to produce and which perfectly isolates from the outside the switching area of a conductive circuit which is mounted the switching device.

La présente invention a pour objet un dispositif de commutation unitaire, du type comprenant un organe souple, déformable et au moins un élément conducteur susceptible de réaliser une commutation avec au moins zone de commutation ménagée sur un circuit conducteur, et qui est caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'étanchéité isolant ladite zone de commutation par rapport à l'extérieur du dispositif. The subject of the present invention is a unitary switching device, of the type comprising a flexible, deformable member and at least one conductive element capable of switching with at least one switching area provided on a conductive circuit, and which is characterized in that 'it further comprises sealing means isolating said switching zone from the outside of the device.

Un avantage est que la ou les zones de commutation associées à ou plusieurs dispositifs selon la présente invention est ou sont protégées manière efficace contre les pollutions de l'environnement extérieur. An advantage is that the switching zone or zones associated with one or more devices according to the present invention is or are effectively protected against pollution of the external environment.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, les moyens d'étanchéité sont constitués par un cerclage solidaire du circuit conducteur et comprenant une gorge périphérique dans laquelle est logée la periphérie de l'organe souple et déformable, et en ce que l'élément conducteur est constitué par un cloquant disposé dans l'espace ménagé entre l'organe souple déformable et la zone de commutation du circuit conducteur. According to another characteristic of the present invention, the sealing means are constituted by a strapping integral with the conductive circuit and comprising a peripheral groove in which is housed the periphery of the flexible and deformable member, and in that the conductive element consists of a blister located in the space provided between the flexible deformable member and the switching area of the conductive circuit.

Un autre avantage est que la commutation est directement réalisée par contact sur le circuit conducteur qui constitue également un support pour le dispositif. Another advantage is that the switching is carried out directly by contact on the conductive circuit which also constitutes a support for the device.

Enfin, parmi les autres avantages, il faut noter que le dispositif peut être monté sur divers types de circuit conducteur sans requérir de soudure ultérieure puisque la liaison entre le dispositif et le circuit conducteur est effectuée par des pattes qui se clipsent dans des orifices ménagées à cet effet sur le circuit conducteur ; nécessite peu de pièces pour réaliser les fonctions ; - est standardisable c'est-à-dire notamment apte à être utilisé dans machine dite "pick and place" pour être ensuite éventuellement soumis a la méthode de soudure à la vague ou de refusion pour fixer les autres composants électriques et/ou électroniques montés sur le circuit conducteur, tout en protégeant les zones de commutation puisque ces dernières sont isolées de façon étanche de l'environnement exterieur. Finally, among the other advantages, it should be noted that the device can be mounted on various types of conductive circuit without requiring subsequent soldering since the connection between the device and the conductive circuit is effected by lugs which are clipped into orifices provided at this effect on the driver circuit; requires few parts to perform the functions; - is standardizable, that is to say in particular suitable for use in a so-called "pick and place" machine, to then be optionally subjected to the wave soldering or reflow method for fixing the other mounted electrical and / or electronic components on the conductor circuit, while protecting the switching zones since the latter are sealed off from the outside environment.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture d'un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue éclatée en perspective du dispositif et d'un circuit conducteur représenté partiellement et schématiquement, - la figure 2 est une vue en coupe du dispositif après montage sur le circuit imprimé. Other advantages and characteristics will emerge more clearly on reading a preferred embodiment of the device according to the invention, as well as the appended drawings in which - FIG. 1 is an exploded perspective view of the device and of a conducting circuit. shown partially and schematically, - Figure 2 is a sectional view of the device after mounting on the printed circuit.

Le mode de réalisation du dispositif de commutation unitaire représenté sur les figures comprend un organe souple et déformable 1 et au moins élément conducteur déformable 2 qui réalise une commutation ménagee sur un circuit conducteur tel qu'un circuit imprimé 3 dont seulement une partie est représentée sur la figure 1 et qui comprend des pistes conductrices, dont deux pistes 4 et 5 délimitant une zone de commutation 6 sont représentées. The embodiment of the unitary switching device shown in the figures comprises a flexible and deformable member 1 and at least one deformable conductive element 2 which performs household switching on a conductive circuit such as a printed circuit 3 of which only a part is shown on Figure 1 and which includes conductive tracks, including two tracks 4 and 5 defining a switching area 6 are shown.

L'organe souple et déformable 1 est constitué par un actionneur comportant en partie supérieure un organe ou téton d'actionnement 7 sur lequel est exercée la force nécessaire à la déformation. L'actionneur comprend au moins une partie 7a de forme tronconique et une base annulaire constituant une lèvre d'étanchéité 8 qui se loge dans gorge 9 ménagée dans des moyens d'étanchéité constitués par un cerclage qui est fixé le circuit imprimé 3 par des pattes de fixation 11 qui sont clipsées dans orifices 12 ménagés dans ledit circuit imprimé 3, dernier constituant de ce fait un support au cerclage 10 et donc au dispositif de commutation dans son ensemble. Le cerclage 10 est réalisé dans une matière rigide comparée à celle de l'actionneur 1 et plus particulièrement par rapport à la lèvre d'étanchéité 8. The flexible and deformable member 1 is constituted by an actuator comprising in the upper part an actuating member or stud 7 on which is exerted the force necessary for the deformation. The actuator comprises at least one part 7a of frustoconical shape and an annular base constituting a sealing lip 8 which is housed in groove 9 formed in sealing means constituted by a strapping which is fixed the printed circuit 3 by lugs fastening 11 which are clipped into orifices 12 formed in said printed circuit 3, the latter thereby constituting a support for the strapping 10 and therefore to the switching device as a whole. The strapping 10 is made of a rigid material compared to that of the actuator 1 and more particularly with respect to the sealing lip 8.

L'actionneur 1 comprend une face interne courbe 13 ménage avec la face supérieure du circuit imprimé 3 un espace 14 dans lequel est logé l'élément conducteur 2. Ce dernier est constitué par un cloquant métallique qui comprend, dans l'axe de l'organe d'actionnement 7, une partie rentrante 15 qui, après déformation du cloquant 2 par l'actionneur 1, vient en appui sur une zone de contact 15 de la piste 4 du circuit imprimé 3. Le cloquant 2 repose sur le circuit imprimé 3 par des points d'appui 17, chacun des points d'appui 17 étant avantageusement recourbé vers l'extérieur. Pour réaliser une commutation, il est nécessaire qu'au moins un des points d'appui 17 du cloquant soit en contact avec une partie, par exemple 18 d'une piste conductrice telle que la piste 5 du circuit imprimé 3. De préférence, le cloquant 2 est en contact en partie sur la face interne 13 de l'actionneur de façon qu'il puisse être déformé dès qu'une force suffisante est appliquée sur l'organe d'actionnement 7. The actuator 1 comprises a curved internal face 13 which, with the upper face of the printed circuit 3, houses a space 14 in which the conductive element 2 is housed. The latter consists of a metal blister which comprises, in the axis of the actuator 7, a re-entrant part 15 which, after deformation of the blister 2 by the actuator 1, comes to bear on a contact zone 15 of track 4 of the printed circuit 3. The blister 2 rests on the printed circuit 3 by support points 17, each of the support points 17 being advantageously curved outwards. To achieve switching, it is necessary that at least one of the support points 17 of the blister is in contact with a part, for example 18 of a conductive track such as track 5 of the printed circuit 3. Preferably, the blister 2 is partly in contact on the internal face 13 of the actuator so that it can be deformed as soon as sufficient force is applied to the actuating member 7.

Dans le mode de réalisation de la figure 2, la gorge 9 est constituée par une dépouille comportant une portée horizontale 19 et une portée verticale 20 de manière à constituer des zones d'appui pour la lèvre d'étanchéité 8 et améliorer ainsi l'étanchéité et l'isolation vis-à-vis de l'extérieur de la zone de commutation 6 délimitée entre les zones de contact du cloquant 2 sur le circuit imprimé 3, la commutation étant réalisée dans l'exemple représenté, entre les zones contact 16 et 18. A l'état de repos, la lèvre d'étanchéité 8 est appliquée fortement au moins sur la portée 19 et de préférence sur les portées 19 et 20 ce qui empêche toute introduction de toute matière telle que poussière et/ou autre particule solide dans l'espace 14, l'étanchéité étant ainsi garantie à l'encontre des vapeurs induites par une soudure à la vague ou par une refusion même en cas de retournement du circuit imprimé 3. L'étanchéité de la zone de commutation 6 est renforcée lors de l'actionnement de l'actionneur car le déplacement de ce dernier pendant la commutation engendre une mise en pression de la lèvre d'étanchéité 8 dans son logement du cerclage 10. In the embodiment of Figure 2, the groove 9 is constituted by a draft having a horizontal surface 19 and a vertical surface 20 so as to form support zones for the sealing lip 8 and thus improve the sealing and the insulation with respect to the exterior of the switching zone 6 delimited between the contact zones of the blister 2 on the printed circuit 3, the switching being carried out in the example shown, between the contact zones 16 and 18. In the rest state, the sealing lip 8 is applied strongly at least on the surface 19 and preferably on the surfaces 19 and 20 which prevents any introduction of any material such as dust and / or other solid particle in space 14, the seal is thus guaranteed against the vapors induced by wave soldering or by reflow even in the event of inversion of the printed circuit 3. The seal of the communication zone mutation 6 is reinforced during actuation of the actuator because the displacement of the latter during the switching generates a pressurization of the sealing lip 8 in its housing of the strapping 10.

Bien évidemment, il est possible de réaliser un actionneur en plusieurs matières de caractéristiques mécaniques différentes. Dans le cas où la lèvre d'étanchéité est réalisée deux matières différentes, la partie inférieure de la lèvre, en appui sur le circuit imprimé de la figure 2 ou sur la portée inférieure de la gorge de la figure 1, doit être en une matière souple, pour garantir l'étanchéité par sa déformation ou compression dans le cerclage, la partie supérieure de ladite lèvre étant alors en matière dure. Dans ce mode de réalisation, la portée du cerclage en regard de la partie dure de la lèvre, comprend sur sa surface des points ou zones de contact qui viennent en appui sur ladite partie dure de ladite lèvre d'étanchéité. Le reste de l'actionneur peut être réalisé dans la même matière que la partie inférieure souple de la lèvre d'étanchéité ou dans une autre matière souple déformable. Obviously, it is possible to produce an actuator made of several materials with different mechanical characteristics. In the case where the sealing lip is made of two different materials, the lower part of the lip, bearing on the printed circuit of FIG. 2 or on the lower surface of the groove in FIG. 1, must be made of a material flexible, to guarantee sealing by its deformation or compression in the strapping, the upper part of said lip then being made of hard material. In this embodiment, the scope of the hooping facing the hard part of the lip, comprises on its surface points or contact zones which come to bear on said hard part of said sealing lip. The rest of the actuator can be made of the same material as the flexible lower part of the sealing lip or in another flexible deformable material.

lèvre d'étanchéité peut également comprendre des pattes latérales supplémentaires qui pénétreraient davantage dans le logement pour autant que dernier présenterait une forme et des dimensions appropriées, étant précisé que dans tous les cas au moins une partie de la lèvre annulaire d'étanchéité serait introduite dans la gorge ou logement de réception cerclage 10. De préférence, l'actionneur 1 est réalisé dans une matière plastique telle qu'un élastomère, une silicone ou un caoutchouc naturel ou synthétique. Il est évident que la partie du circuit imprimé située au-dessous du cloquant doit être dépourvue de tout orifice ou passage pour obtenir l'étanchéité recherchée au niveau de la zone de commutation.sealing lip may also include additional lateral tabs which would penetrate further into the housing provided that the latter has an appropriate shape and dimensions, it being specified that in all cases at least part of the annular sealing lip would be introduced into the groove or hoop receiving housing 10. Preferably, the actuator 1 is made of a plastic material such as an elastomer, a silicone or a natural or synthetic rubber. It is obvious that the part of the printed circuit located below the blister must be free of any orifice or passage to obtain the desired seal at the level of the switching zone.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de commutation unitaire du type comprenant un organe souple, déformable (1) et au moins un élément conducteur (2) susceptible de réaliser une commutation avec au moins zone de commutation (6) ménagée sur un circuit conducteur (3), caracterisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'étanchéité (8, 9, 10) isolant ladite zone de commutation (6) par rapport à l'extérieur du dispositif.1. Unit switching device of the type comprising a flexible, deformable member (1) and at least one conductive element (2) capable of switching with at least switching zone (6) provided on a conductive circuit (3), characterized in that it further comprises sealing means (8, 9, 10) isolating said switching zone (6) relative to the outside of the device.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en que les moyens d'étanchéité sont constitués par un cerclage (10) solidaire circuit conducteur (3) et comprenant une gorge périphérique (9) dans laquelle est logée la périphérie (8) de l'organe souple et déformable (1), et en ce que l'élément conducteur (2) est constitué par un cloquant disposé dans l'espace (14) ménagé entre l'organe souple déformable (1) et la zone de commutation (6) du circuit conducteur (3).2. Device according to claim 1, characterized in that the sealing means consist of a hoop (10) integral with the conductive circuit (3) and comprising a peripheral groove (9) in which is housed the periphery (8) of the flexible and deformable member (1), and in that the conductive element (2) consists of a blister disposed in the space (14) formed between the flexible deformable member (1) and the switching zone (6) of the conductor circuit (3).

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la périphérie l'organe souple déformable (1) comprend une lèvre périphérique souple (8).3. Device according to claim 2, characterized in that the periphery of the deformable flexible member (1) comprises a flexible peripheral lip (8).

4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé ce que le cloquant en appui sur l'organe souple déformable et par points de contact ( sur le circuit conducteur (3).4. Device according to claim 2, characterized in that the blister bearing on the flexible deformable member and by contact points (on the conductive circuit (3).

5. Dispositif selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément conducteur (2) est métallique.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the conductive element (2) is metallic.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caracterisé en ce que l'organe souple déformable (1) est constitué par un actionneur comportant un téton d'actionnement (7).6. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the flexible deformable member (1) is constituted by an actuator comprising an actuating pin (7).

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérise ce que l'actionneur (1) est en matière plastique souple telle qu'un élastomère, une silicone ou un caoutchouc.7. Device according to claim 6, characterized in that the actuator (1) is made of flexible plastic material such as an elastomer, a silicone or a rubber.

8. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé ce que le cerclage (10) est en un matériau rigide et il est muni d'au moins deux pattes d'attache (11) qui permettent le positionnement mécanique du dispositif sur le circuit conducteur (3).8. Device according to claim 2, characterized in that the strapping (10) is made of a rigid material and it is provided with at least two attachment tabs (11) which allow the mechanical positioning of the device on the conductive circuit (3 ).

9. Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 4 8, caractérisé en ce que circuit conducteur (3) est un circuit imprimé.9. Device according to one of claims 1, 2, 4 8, characterized in that the conductive circuit (3) is a printed circuit.

10. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la lèvre d'étanchéité comprend une partie inférieure en matière souple et une partie supérieure en matière dure qui est en appui la portée en regard de gorge (9) du cerclage (10) par l'intermédiaire de points de contact ménagés sur la surface de ladite portée.10. Device according to one of claims 2 or 3, characterized in that the sealing lip comprises a lower part made of flexible material and an upper part made of hard material which bears the bearing facing the groove (9) of the strapping (10) via contact points formed on the surface of said seat.