CA1194962A - Clavier modulaire, etanche, a effet tactile - Google Patents

Abstract

PRECIS DE DIVULGATION

Le clavier comprend un circuit imprimé (4) constituant un élément de connexion électrique et de support pour une entretoise alvéo-lée modulaire (3) comportant une pluralité d'alvéoles (30) de forme carrée, définies par des cloisons (31) et disposées suivant des rangées et des colonnes, des modules de contact (7) ou des modules de voyant montés sur le circuit imprimé dans les alvéoles de l'entretoise, une membrane étanche et élastique (1) solidaire de l'entretoise, des touches coopérant avec les modules de contact au moyen de la portion des touches extérieure à ladite membrane, sur laquelle agit le doigt, et des éléments de réaliser un effet tactile par basculement rapide.

Description

L'invention a pour objet un clavier modulaire étanche et à effet tactile.

Elle s'applique particulièrement aux claviers à
faibles courses pour les machines à commande numérique, les au-tomates programmables, les machines à écrire et à traite~ent de textes.

Il est connu, pour réaliser de, claviers minces etan-ches et à faible coût, de déposer par sérigraphie une encre con-ductrice sur une face d'une feuille en matière plastique dcnt 10 l'autre face comporte les inscriptions correspondantes aux caractères, de recommencer le dépôt d'encre conductrice sur une face d'une autre feuille souple en matièr~e plastique, de solida-riser les deux feuilles ensemble de façon que les deux faces re-couvertes d'encre conductrice se retrouvent face à face, séparées par une mince pellicule d'air de quelques dixièmes de millimètre. On obtient de cette façon un clavier mince et étan-che, facilement nettoyablel mais de fiabllité inacceptable pour des utilisations sur des produits industriels.
De plus, ce type de clavier présente l'inconvénient 20 majeur de ne pas avoir de course permettant à llopérateur de se rendre compte sans moyen de visualisation, par simple sensation tactile, si son action a été prise en compte par la machine reliée au clavier.
Il existe également des claviers ~iables et robustes du type machine à écrire avec des touches mobiles ayant des courses importantes de l'ordre de 4 mm et permettant de se ren-dre compte sans moyen de visualisation, par simple sensation tactile, que la touche a été actionnée. Toutefois ces claviers, du ~ait de leur grande course, ne sont pas étanches et faciles 30 d'entretien.

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2 --L'invention réunit les avantages de ces différents claviers, tout en éléminant leurs inconvénients respectifs.
L'invention permet de réaliser un clavier fiable, étanche, facile d'entretien, robuste, modulaire, pour un fai-ble coût.
Suivant l'invention, le clavie:r à touches, destiné
à être monté dans le bo~tier d'un appar~eil et comprenant :
une carte à circuits imprimés servant de support et de mo-yens de raccordement pour une pluralité d'interrupteurs mo-dulaires logés dans des boitiers, placés cote ~ cote e~ ac-tionnés chacun par un poussoir pour recevoir et transmettre les déplacements d'une touche cooperante, des moyens defor-mables étant àssociés a chaque ensemble touche poussoir-in-terxupteur pour communiquer une sensation tactile à l'utili-sateur, est caractérise par une entretc,ise isolante, rigide, de forme genérale plane, fixée à ladite! carte et formant une pluralité d'alvéoles logeant les boltiers respectifs dont les parois présentent des bords e~térieurs et une sur-face interne sensiblement perpendiculaire à ladite carte et ayant des moyens de retenue ; par le ~ait que lesdits moyens déformables comprennent une membrane qui recouvre les alvé-oles et est fixée auxdits bords extérieurs, la portion de membrane qui ferme chaque alvéole étan-t munie d'une ouver-ture; et par le fait que chaque ensemb:le touche-poussoir com-porte une partie extérieure et une partie intérieure ~ l'al-vêole correspondante, reliées entre elles par une partie qui traverse l'ouverture et est fixêe à la membrane, ladite par-tie intérieure ayant une portion de surface périphérique con-Eormée pour coulisser le long de ladite surface interne et munie de moyens de butée coopérant avec lesdits moyens de re-tenue.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront clairement ~ la lumi~re d.e la description dé-~,,.."

6~

taillee ci-apr~s.

Aux dessins annex~s :

La figure 1 est une vue de dessus d'un clavier re-posant par 1'antermediaire d'une membrane sur une entre~oise modulaire associée.

La figure 2 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisati~n du clavier.

La figure 3 est une vue en coupe d'un module de contact.

La figure 4 est une vue de dessus du module de contact.
La Eigure 5 est une vue en coupe d'un deuxième mode de réalisation du clavier.
La figure 6 est une vue en coupe d'une touche double.
La figure 7 est une vue en cou'pe d'une touche simple utilisant un autre mode de réalisation d'une membrane modulaire et étanche.
La figure 8 est une vue de dessus d'une touche ave~
voyant.
La figure 9 est une vue en coupe diagonale de la même touche avec voyant.
La figure 10 est une vue en coupe d'un voyant fixe.
La figure 11 est une vue en perspective de la mem-brane d'étanchéité.
La figure 12 est une vue en pel-spective d'un premier mode de montage de la touche sur la membrane.
La figure 13 est une vue en perspective d'un deuxième mode de montage de la touche.
La figure 14 est une vue en coupe d'un deuxième mode de réalisation de la membrane utilisée avec le deuxième mode de montage de la touche.
La figure 1 représente un ensemble de touches 8 repo-sant sur une membrane 1 partiellement otée pour laisser voir une entretoise 3 sur laquelle repose l'ensemble touche-membrane.
Cette entretoise alvéolée modulaire 3 obtenue par moulage comprend une pluralité d'alveoles 30 diisposées suivant des lignes et des colonnes. Cette pluralité de logements ou d'alvéoles de forme carrée sont définies par des cloisons de 30 séparation 31 comportant des pré-découpes 32 de façon à modifier la dimension d'une alvéole et à obtenir des alvéoles ayant plu-sieurs modules de longueur. Dans ces logements ou alvéoles on dispose des modules de contact ou des modules de voyant suivant le type de clavier que llon voudra réaliser et en coopération avec ces modules de contact des touches de forme carrée compor-tant les caractères alphanumériques ou autre signes correspon-dant au clavier que l'on veut réaliser. Suivant le type de cla-vier que l'on souhaite réaliser on utilir,e tout ou partie de l'entretoise alvéolée modulaire.
Comme nous le verrons par la suite, l'utilisation de cette 10 entretoise en combinaison avec les éléments modulaires consti-tuant un clavier permet d'obtenir des claviers facilement adap-tables à la demande.
La figure 2 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un clavier étanche à fai~le course, dans laquelle un circuit imprimé 4 sert de moyen de connexion électrique avec un appareil et le clavier, et de support à une pluralité de modules de contact 7 disposés sur le circuit suivant des espa-cements adéquats et solidarisés au circuit imprimé par des points de soudure réalisant également les liaisons électriques 20 entre les picots 77, 78 du module et le CiICUit imprimé.
~ es trous ~0 prévus à des emplacements adéquats dans le circuit imprimé permettent de monter par sertissage ou par vis une entretoise modulaire 3 en thermoplastique, formée de cloisons disposées de façon à délimiter une succession d'alvéoles carrées disposées suivant un r~seau matriciel dans lesquelles viennent se loger les modules de contact.
Une encoche 39 est prévue sur la périphérie de chaque logement formé par quatre cloisons, pour permettre le montage d'un dôme 9 constitué par une feuille bombee, de métal élasti-30 quer découpée suivant la ~orme d'un logement.

Une membrane plane et étanche 1 en polyuréthane~ransparent est collée ou soudée sur toute la surface formée par les cloisons de l'entretoise. Sur cette membrane est appliquée une autre membrane interchangeable 2 constituée dlune feuille en mylar ou en polycarbonate gui comporte suivant les besoins, des zones opaques ou des zones transparentes Sur cette membrane interchangeable on rapporte par collage ou soudure à ultra-son des touches 8, en thermoplastique ou tout autre matériau simi-laire, portant les inscriptions alphanumériques souhaitées pour lG le clavier.
Dans certains logements de l'entretoise on remplace un module de contact par un module de voyant constitué par une diode électro-luminescente 6 montée dans un support 5 et connec-tée au circuit imprimé par soudure. Quatre cornières 13 sont disposées à la périphérie du circuit imprimé et solidarisées avec ce dernier pour rigidifier l'ensemble de la structure.
Les figures 3 et 4 représentent un module de contact utilisé dans le clavier de la figure 1 ou 5, comportant un bol-tier 74 en polycarbonate de forme circulaire pourvu de deux 20 trous dans le fond du boltier pour laisser passage à deux picots 77, 78 en matériau conducteur, munis de t:êtes de contact. Le fond du boitier comporte également deux bossages 70, 71 figure 4. Une lame de contact 75, constituée par une mince feuille de matériau conducteur, vient reposer dans le boîtier en appui sur les bossages 70, 71 et le picot 77 de façon qu'au repos la liaison électrique entre les picots 77 et 78 ne soit pas éta-blie, tandis qu'en position de travail elle sera établie. Un mince film étanche en polycarbonate constituant une membrane 76 est collé ou soudé sur le boltier 74.
Ce type de module de contact, utilisé pour les cla-viers du type de la figure 2 ou de la figure 5, présente l'avan-tage de ne pas avoir d'effet tactile dû au passage d'un point dur. Ce module de contact évite donc de superposer un ef~et tac-tile dû au module, à l'effet tactile du dôme 9 de la figure 2 ou du bossage 105 de la figure 5.
Le boitier 74 comporte sur sa périphérie une nervure circulaire 79.
En fonctionnement lorsque l'operateur appuie sur une touche du clavier, les membranes 1 et 2 se déforment, le dôme 9 fléchit jusqu'à une certaine limite tout en opposant une force 10 de résistance croissante jusqu'au moment où il bascule brutale-ment dans la position représentée en pointillé pour venir agir sur la membrane du module de contact et mettre en contact la lame de contact 75 avec les picots 77 et 78. Le basculement soudain de la lame procure un effet tactile qui permet à l'opé-rateur de sentir que son action a été prise en compte. La mem-brane 1 assure l'étanchéité du clavier tanclis que la membrane 2 avec les touches permet l'adaptation de la configuration du cla-vier à la demande et son interchangeabilit~. On a ainsi consti-tué un clavier modulaire étanche à face avant interchangeable et 20 à effet tactile. Ce clavier sera monté contre la face interne du boitier 12 de l'appareil dont il fait partie de façon que l'étanchéité entre le boîtier et le clavier soit réalisée par serrage de la membrane 1. Le maintien en place de la membrane 2, est assuré par un autre moyen, pince ou clip.
La figure 5 représente une autre forme de réalisation d'un clavier modulaire étanche à effet tactile et à course plu5 importante que le précédent, dans lequel on retrouve un support constitué par un circuit imprimé 4, sur lequel on a monté des modules de contact 7 aux emplacements correspondant aux loge-

3~ ments d'une entretoise modulaire 3 que l'on fixe sur le circuitimprimé au moyen de vis 2~ par exemple. L"~ntretoise modulaire 9~

3 peut également être fixée sur le circuit imprimé par sertis-sage ou tout autre moyen de fixation. Cette entretoise modulaire 3 comporte comme l'entretoise précédente, des cloisons 31 sépa rant les logements des pré-découpes 32 pour détacher plusieurs cloisons et obtenir des logements aux dimensions adaptées aux touches et en plus des couvercles de logement 33 reliés aux cloisons délimitant le logement, par un mince voile 34 permet-tant par pression sur le couvercle de détacher le couvercle de la grille et d'obtenir une ouverture à l'emplacement choisi pour 10 placer une touche 30. Les cloisons de la grille comportent une face inférieure plane en contact avec le circuit imprimé, une face superieure dans laquelle on forme une rainure longitudinale 35 et deux faces latérales comportant chacune une portion verti-cale 36 et une portion inclinee 37 formant avec la portion ver-ticale 36 un épaulement 38.
La face des couvercles, extérieure aux logements, se trouve dans un plan parallèle au plan dans :Lequel se situent les faces supérieures des cloisons.
Une membrane 1 en polyuréthane ou tout autre matériau 20 élastique et étanche facilement moul ble comporte des bossages 100 en forme de tronc de ~yramide 105 à base carrée, dont la base supérieure coopère avec une touche ou repose sur la face supé-rieure du couvercle associé dans le cas où il nly a pas de touche, et dont la base inférieure est solidarisée à l'entre-toise par des nervures longitudinales et transversales 101 qui sont fi~ées dans les rainures 35 de l'entretoise 3 par collage, sertissage, soudure ou tout autre moyen approprié.
La base supérieure du bossage de la membrane comporte un bourrelet 102 réalisant l'étanchéité avec la touche 8 que 30 l'on monte sur cette base supérieure apres avoir effectué une entaille cruciforme 107 dans la membrane, comme représenté aux L'3~

figures 11 et 12 pour permettre le passage de la tête d'encli-quetage 84 de la touche 8 avec la pièce d'assemblage 11, compor-tant une collerette 110 qui limite le déplacement de la pièce 11 en venant en butée contre l'épaulement 38. La collerette coopère également avec les faces verticales 36 des cloisons fermant le logement pour former un moyen de guidage de la touche lorsque celle-ci se déplace verticalement.
Ainsi en enlevant les couvercles des logements où on souhaite mettre des touches et en montant les touches que l'on 10 désire aux emplacements souhaités on obtient un clavier étanche qui à partir d'éléments modulaires peut avoir la disposition et le nombre de touches que l'on souhaite.
L'étanchéité entre le clavier et le boltier 12 de l'appareil utilisant le clavier est assurée par serrage de la membrane contre le boitier 12 par exemple au moyen d'un dispo~
sitif tel que celui représenté figure 5 comportant un écrou 122 soudé au bo;tier, une bride 120 et une vis 121.
En fonctionnement, lorsque l'on appuie sur une touche, les 1ancs du bossage se compriment jusqu'au moment où
20 la membrane prend brusquement la forme de la pyramide inverse comme représenté sur la figure 4, créant ainsi un ef~et tactile.
Dans cette deuxième position la touche appuie sur le dôme de contact et établit la liaison électrique entre les picots 77 et 78. Dès que l'on relâche la touche, la membrane reprend sa forme initiale. Aux endroits ne comportant pas de touche le couvercle 33 soutient le bossage de la membrane et evite que l'on puisse enfoncer la membrane. On obtient ainsi un clavier permettant à
l'opérateur de sentir tactilement les opérations effectuées.

La figure 6 représente la réalisation et le montage 30 d'une touche multiple, par exemple double. Pour cela on réalise une touche double 81 de longueur égale à deux fois la longueur d'une touche simple plus la distance séparant deux touches adja~
centes. Cette touche double comporte deux têtes d'encliquetage 84 que l'on monte grâce à deux pièces d'assemblage 11 sur la membrane solidaire de la grille 3 don,t on a supprimé une cloison intermédiaire à l'endroit où l'on souhaite monter la touche double.
La figure 7 représente une variante du deuxième mode de montage d'un bouton unitaire avec logement d'étiquetteO Les cloisons 31 de l'entretoise 3 ne comportent pas d'épaulement 38 10 mais comportent sur leurs parties verticales 36 un prolongement 360 constituant une ouverture circulaire da,ns laquelle un module de contact se fixe par encliquetage de la nervure 79 avec une gorge correspondante 3~1. La pièce d'assemblage 11 ne comporte pas de collerette mais une surface de guidage 112 et e5t assem-blée par encliquetage avec la touc~e 8 porte-étiquette, consti-tuée de façon connue en soi par un corps 85 comprenant dans un logement 88 un protège étiquette 85 en matériau transparent et une étiquette 87.
Le corps 85 de la touche et la pièce d'assemblage 11 20 après assemblage, serrent, de façon à réaliser l'étanchéité
entre la touche et la membrane, un bourrelet 102 ~ormé à la périphérie d'une ouverture obtenue dans la membrane de la façon représentée aux figures 13 et 14. Une languette 10~ permet d'en--lever un morceau de membrane pré-découpée suivant la pré-découpe 103 de forme carrée et d'obtenir une ouverture 106 qui permet le montage d'une touche comme représenté à la figure 7.
La figure 8 représente une vue de dessus d'une touche de forme carree présentant dans un coin de la touche un hublot circulaire transparent 83 pour un voyant et un protège-éti~uette 30 86 de forme circulaire adapté à la forme du doigt~
La figure 9 représente une vue en coupe diagonale de ~9~Z

la touche avec voyant montée sur le clavier dans un logement comportant en plus du module de contact 7 un support 51 pour diode électro-luminescente 6 monté dans une ouverture 41 prati-quée dans le circuit imprimé. La pièce d'assemblage 11 montée dans le lo~ement comporte une lucarne 111 en face de la diode et du hublot transparent prévu sur la touche.
La figure 10 représente le montage d'un voyant fixe dans une ouverture prévue pour une touche dans lequel on a monté
sur le circuit imprimé un support 51 pour diode électro-lumi-10 nescente 6. Un cabochon en matière transparente 23 de formeadaptée à la découpe de la membrane et comportant sur ses faces latérales 25 une gorge 24 dans laquelle le bourrelet 102 de la membrane est serré par une collerette intérieure 114 prévue sur la pièce d'assemblage qui vient s'encliqueter sur le cabochon.
Une collerette extérieure 113 et les faces latérales 25 empê-chent tout mouvement du cabochon par rapport à la grille. Ainsi grâce à ces différents éléments modulaires, aux grilles et aux membranes qui ont des dimensions déterminées on pourra réaliser à la demande des claviers étanches, avec ou sans voyant, et 20 adaptés à tous les types d'application. Il est évident que dans ces différents modes de réalisation on pourra rigidifier la structure en montant sur le circuit imprimé une cornière 13.
Il va de soi que diverses modifications pourront être apportées aux réalisations décrites et représentées, sans s'écarter de l'esprit de l'invention.
Il va de soi que toute modification à la portée de l'homme de métier et toute combinaison des differents éléments entre eux, font également partie de l'esprit de l'invention.

Claims (12)

Revendications de brevet.

1. Clavier à touches destiné à être monté dans le boîtier d'un appareil et comprenant : une carte à circuits imprimés servant de support et de moyens de raccordement pour une pluralité d'interrupteurs modulaires logés dans des boîtiers, placés côte à côte et actionnés chacun par un pous-soir pour recevoir et transmettre les déplacements d'une touche coopérante, des moyens déformables étant associés à
chaque ensemble touche-poussoir-interrupteur pour communi-quer une sensation tactile à l'utilisateur, caractérisé par une entretoise isolante, rigide, de forme générale plane, fixée à ladite carte et formant une plurali-té d'alvéoles logeant les boîtiers respectifs dont les parois présentent des bords extérieurs et une surface interne sen-siblement perpendiculaire à ladite carte et ayant des moyens de retenue ; par le fait que lesdits moyens déformables com-prennent une membrane qui recouvre les alvéoles et est fixée auxdits bords extérieurs, la portion de membrane qui ferme chaque alvéole étant munie d'une ouverture ; et par le fait que chaque ensemble touche-poussoir comporte une partie exté-rieure et une partie intérieure à l'alvéole correspondante, reliées entre elles par une partie qui traverse l'ouverture et est fixée à la membrane, ladite partie intérieure ayant une portion de surface périphérique conformée pour coulisser le long de ladite surface interne et munie de moyens de bu-tée coopérant avec lesdits moyens de retenue.

2. Clavier selon la revendication 1, comportant en outre des modules de voyant montés sur le circuit imprimé
dans d'autres alvéoles de l'entretoise, caractérisé en ce que la membrane déformable est transpa-rente, les touches sont interchangeables et collées ou soudées sur une feuille interchangeable qui comporte des zones transparentes en face des modules de voyant et des zones opaques.

3. Clavier selon la revendication 1, caractérisé en ce que des bossages en forme de tronc de pyra-mide sont aménagés sur ladite membrane déformable, lesdits bossages ayant leur base inférieure solidaire de l'entretoise plane et leur base supérieure mobile supportant la partie ex-térieure des touches, lesdits bossages étant associés à des moyens de montage des touches de façon étanche.

4. Clavier selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de montage étanche des tou-ches sont constitués par un bourrelet solidaire de la mem-brane déformable serré entre une surface d'appui de la partie extérieure de la touche et une surface d'appui de la partie intérieure, laquelle est fixée sur la partie extérieure par encliquetage.

5. Clavier selon la revendication 4, caractérisé en ce que la touche comprend un logement circu-laire, une étiquette placée dans ce logement et recouverte par un protège étiquette s'adaptant dans le logement.

6. Clavier selon la revendication 5, caractérisé en ce que la touche est de forme sensiblement carrée et comporte dans un coin un hublot pour voyant.

7. Clavier selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond du boîtier de chaque interrup-teur modulaire comprend deux bossages et est traversé par deux picots de contact, une lame de contact métallique étant disposée en appui sur les bossages et une membrane recou-vrant le boîtier.

8. Clavier selon la revendication 7, caractérisé en ce que la surface externe dudit boîtier comporte une nervure circulaire coopérant avec une gorge prévue sur les faces latérales des cloisons des logements.

9. Clavier selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un module de voyant comprend une diode électro-luminescente montée sur un support.

10. Clavier selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite membrane déformable comporte des ouvertures pré-découpées ayant la forme et sensiblement la dimension des touches.

11. Clavier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un cabochon de voyant est monté dans une ouverture de la membrane.

12. Clavier selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit clavier est monté de façon étan-che dans le boîtier d'un appareil d'utilisation, par serrage de la membrane déformable contre la face interne de la paroi externe du boîtier de l'appareil.