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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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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-
~,,.."
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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-
4 -
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.
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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-
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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~
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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
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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
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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.
