CH675652A5 - Multi-terminal electrical connector - includes spring block linking together two boards carrying contact pads - Google Patents

Description

  
 



  La présente invention a pour objet un dispositif de connexion électrique multicontacts pour transfert de signaux électroniques comprenant une prise, une fiche amovible engageable dans la prise, et des moyens de retenue et de positionnement relatif de ces deux pièces, et dans lequel la prise et la fiche comportent chacune une pluralité d'éléments de contact reliés à un circuit électronique et connectés entre eux lors de l'engagement de la fiche dans la prise. 



  Ce dispositif de connexion est destiné principalement, mais cependant non exclusivement, à être utilisé pour raccorder le circuit électronique d'une unité de traitement et/ou de classification de données au circuit électronique transducteur d'un instrument de mesure, tel que par exemple un palpeur ou un calibre de mesure de grandeurs linéaires, pour lequel la recherche d'un encombrement minimal et de la fiabilité du transfert de signaux sont prépondérants. 



  Dans les dispositifs de connexion connus de ce genre, les éléments de contact de la prise qui est solidaire de l'instrument de mesure, sont constitués par des douilles reliées au circuit transducteur et qui peuvent être de toutes sortes, telles que préférentiellement celles d'une carte dite "print" et qui présente une pluralité de douilles réparties le long de circuits imprimés sur un support diélectrique. De leur côté les éléments de contact de la fiche qui est généralement reliée par un câble multifilaire à l'unité de traitement et/ou de classification, sont constitués par des broches enfichables dans les douilles correspondantes de la prise. 



  Pour assurer à la fois une retenue ferme et un contact  fiable entre les broches de la fiche et les douilles de la prise, diverses appropriations sont apportées, séparément ou en combinaison, dans ce type de connexion. 



  C'est ainsi qu'un ajustage précis est appliqué à la répartition et au dimensionnement de ces éléments de contact, et les broches sont généralement conçues pour présenter une certaine élasticité radiale de serrage dans les douilles. Un autre moyen, qui peut être additionnel, consiste à obtenir la retenue ferme des broches dans les douilles au moyen d'une carte de matériau semicaoutchouteux collée à la carte "print" et dans laquelle les broches sont plantées lors du raccordement, et qui joue ainsi le rôle de retenue. 



  La fiabilité maximale du contact électrique est obtenue, au niveau des broches et des douilles, par une fine couche d'or déposée sur ces éléments, par exemple par gavanoplastie, mais cependant au prix d'une fragilisation au frottement par usure rapide de cette couche d'or lors des branchements et débranchements successifs. 



  Ces appropriations, appliquées aux dispositifs de connexion connus du genre auquel se rapporte l'invention, sont coûteuses, et ces dispositifs restent encore d'un encombrement relativement important au niveau de la prise et au vu de la miniaturisation recherchée à cause de la nécessaire interpénétration des broches dans les douilles sur une longueur suffisante pour assurer un bon contact. 



  Pour illustrer ce dernier point on cite ici volontiers le cas d'une prise de raccordement du circuit transducteur intégré au curseur d'un calibre à coulisse et dont la profondeur utile des douilles dépasse déjà à elle seule l'épaisseur de ce circuit. 



  On connaît bien, dans un autre domaine de la connexion électrique, un système de raccordement par contact entre des plots d'une fiche venant s'appliquer sur des doigts élastiques d'une prise, ou inversément, et qui de ce fait ne nécessite pas d'interpénétration entre des éléments de contact tels que les broches et les douilles du domaine concerné. 



  Ce type de connexion est utilisé notamment dans les raccordements dits "à baïonnette" des diverses ampoules des phares et feux arrières des véhicules automobiles ainsi que dans certains pays où il est encore autorisé pour des ampoules d'éclairage de locaux. Il présente également l'avantage de son faible coût et de sa simplicité. En effet, le contact entre un plot et un doigt élastique, qui est nécessairement ponctuel, permet d'obtenir une pression unitaire de surface relativement importante entre ces deux éléments, ce qui évite le choix préférentiel d'un matériau de haute conductibilité tel que l'or et un ajustage précis dans leur dimensionnement. De même la surface du plot, qui est nécessairement beaucoup plus étendue que celle du point de contact du doigt élastique sur lui, évite de devoir apporter une grande précision dans le positionnement relatif de ces deux éléments. 



  Par ailleurs, dans le domaine de l'invention, les dispositifs de connexion multicontacts sont prévus chaque fois pour une fonction de transmission de signaux déterminée et toute modification de fonction entraîne de ce fait le remplacement du dispositif de connexion dans son ensemble. 



  L'invention a pour but une nouvelle conception des dispositifs de connexion multicontacts auxquels elle se rapporte, permettant d'obtenir une réduction de leur coût et de leur encombrement, une augmentation de la fiabilité  dans le temps de leurs contacts électriques, et des aptitudes de versatilité au niveau de leurs liaisons pour faciliter les modifications de celles-ci. 



  A cet effet, le dispositif de connexion multicontacts selon l'invention, du type décrit en début d'exposé, est caractérisé en ce que la prise comporte une pluralité de plots de contact reliés à un premier circuit électronique, et en ce que la fiche comporte au moins un bloc de jonction à deux faces de sortie présentant chacune d'elles une pluralité de doigts de contact élastiques reliés chacun d'eux à un doigt correspondant de l'autre face de sortie, et une pluralité de plots de contact reliés à un second circuit électronique, fixés à un support commun amovible monté dans la fiche et maintenu contre les doigts de contact élastiques de l'une des deux faces de sortie du bloc de jonction, les doigts de contact élastiques correspondants de l'autre face de sortie étant pressés contre les plots de la prise lors de l'engagement de la fiche dans celle-ci. 



  De la sorte, par la combinaison du système de contact connu en soi entre plots et doigts élastiques et des moyens constitués par le bloc de jonction et le support commun amovible des plots de la fiche, le but de l'invention est atteint dans ce sens que cette combinaison allie les avantages du faible coût et de la fiabilité dans le temps du contact entre les doigts élastiques et les plots, à la versatilité des moyens employés pour les intégrer dans la fiche. 



   En effet, le fait d'intégrer des doigts de contact à un bloc de jonction présentant deux faces de sortie permet d'étendre les avantages de ce type de contact non seulement au niveau du branchement de la fiche dans la prise mais également à l'intérieur de la fiche pour le contact avec les plots du support amovible. Par ail leurs, l'amovibilité de ce support permet de le sortir de la fiche et de modifier ainsi aisément les liaisons de ces plots avec le circuit électronique auquel la fiche est reliée. 



  Il est également possible, et c'est là encore un intérêt supplémentaire au vu de la versatilité de ce dispositif de connexion, d'utiliser en tant que support amovible un circuit imprimé ou mieux encore un "chip" de traitement dont les sorties constituent les plots mis en contact avec les doigts de la face intérieure de sortie du bloc de jonction. 



  A partir de cette conception de base, diverses appropriations peuvent être apportées, notamment dans la réalisation du bloc de jonction et des doigts de contact, pour augmenter encore ses qualités versatiles, comme cela est montré clairement dans la description qui suit. 



  Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif de connexion selon l'invention, ainsi que deux variantes de détails. 
 
   La figure 1 est une vue éclatée des composants de la fiche de ce dispositif. 
   La figure 2 est une vue éclatée des composants de la prise de ce dispositif. 
   La figure 3 est une coupe axiale longitudinale de l'ensemble monté de la fiche dans la prise. 
   La figure 4 est une coupe de la première variante. 
   La figure 5 est une coupe de la deuxième variante. 
 



  Le dispositif de connexion représenté se compose d'une  prise 1 donnant sur les plots de contact 2 de la platine 3 d'un premier circuit électronique, tel que par exemple le circuit transducteur d'un calibre à coulisse, et d'une fiche amovible 4 engageable dans la prise 1 et reliée par un câble multifilaire 5 à un second circuit électronique, non représenté, tel que par exemple le circuit d'une unité de traitement et de classification des données de mesures fournies par le circuit transducteur du calibre à coulisse. 



  La prise 1 est constituée par un réceptacle qui fait ici corps avec un boîtier 6 de la platine 3 du premier circuit électronique, et dont la paroi supérieure présente, à l'extérieur, un pène d'accrochage fixe 7, ce réceptacle débouchant dans le boîtier 6 sur les plots de contact 2 qui sont ici représentés au nombre de sept correspondant au nombre de fils du câble 5. 



  La fiche 4 est constituée par un assemblage démontable de pièces comprenant un corps creux 8 prolongé par un manchon serre-câble 9 à machoires intérieures 10, un bloc de jonction 11, un support de plots amovible 12, une cale 13, un capot de maintien et d'accrochage 14, une goupille d'assemblage 15 et un poulet 16 de serrage du manchon 9. 



  Le corps creux 8 est un parallélépipède rectangle dont la paroi supérieure et une partie d'une paroi latérale forment une ouverture 90 lui donnant l'aspect d'une fourche présentant à son extrémité supérieure un trou 17 destiné à l'engagement de la goupille d'assemblage 15 et, à la limite de sa partie basse, une rainure d'appui 33. 



  Le bloc de jonction 11, parallélépipédique rectangle également, est un boîtier diélectrique à deux faces de sortie opposées 18 et 19 présentant chacune d'elles  sept doigts de contact 20 reliés électriquement chacun d'eux à un doigt correspondant de l'autre face de sortie, et répartis de la même manière que les plots 2 de la prise 1. Ce bloc de jonction est prévu engageable dans la partie latérale de l'ouverture 90 du corps creux ainsi que dans le réceptacle de la prise 1; il comporte côté fiche deux barres de retenue haute et basse 21 et 22, la barre inférieure 22 venant en appui dans la rainure 33 du corps creux limitant la partie basse de l'ouverture 90 de ce dernier. 



  Les doigts de contact 20 sont installés par paires dans sept chambrages 23 débouchant chacun par deux paliers d'extrémité sur les deux faces de sortie 18 et 19 du bloc de jonction, les deux doigts de chaque paire étant mobiles par translation sur une course limitée et en opposition l'un de l'autre ainsi que soumis à la pression permanente d'un ressort de compression 24 interposé entre eux, et les extrémités de ces doigts débouchant en saillie des paliers précités. 



  Les chambrages 23 comportent un couvercle commun amovible 25 présentant leurs paliers de sortie et qui est encastré dans la face de sortie 18 du bloc de jonction engagée dans le corps creux 8 de la fiche. Ces chambrages 23 et leurs paliers d'extrémité ainsi que les doigts de contact 20 sont ici des cylindres de révolution coaxiaux, et la liaison électrique des deux doigts 20 de chaque paire est assurée par un ressort 24. 



  Le support de plots amovible 12, qui peut être constitué par exemple comme ici par un circuit imprimé, comporte sur une face sept plots de contact 26, mis en contact contre les doigts 20 de la face intérieure 18 du bloc de jonction, répartis de la même manière que ces derniers, et reliés par soudage sur l'autre face aux fils 27 du câble 5. 



  La cale 13 est un bloc de matériau élastique jouant le rôle d'intercalaire entre la paroi latérale 28 du corps creux opposée à son ouverture 90 et le support amovible 12 pour maintenir ce dernier pressé contre la face 18 du bloc de jonction 11. 



  Le capot 14, destiné à fermer la partie supérieure de l'ouverture 90 du corps creux 8 et à maintenir en place les pièces engagées dans ce dernier, comporte un trou 29 de passage de la goupille d'assemblage 15, une contre-barre de retenue 30 venant s'appuyer contre la barre de retenue supérieure 21 du bloc de jonction 11, et une gâche 31 à rappel élastique destinée à retenir la fiche dans la prise 1 par accrochage du pène 7 de celle-ci et par encliquetage lors du branchement. La gâche 31 est une bascule et fait corps avec le capot 14 par une paroi de liaison 32, et son rappel élastique est obtenu par élasticité propre de cette paroi, son décrochage du pène 7 étant obtenu par pression manuelle sur son extrémité opposée à celle engagée dans celui-ci. Pour faciliter la tenue en main de la fiche lors de cette opération, le corps creux 8 de celle-ci présente des aspérités antiglisse 34. 



   L'observation des figures 1 et 3 fait bien ressortir la simplicité du système d'assemblage des éléments de la fiche 4, et qui facilite grandement toute intervention destinée à modifier les liaisons électriques de la connexion. 



  En effet, après enlèvement de la goupille 15, le capot 14 peut être soulevé et enlevé, ce qui libère de sa retenue par les barres haute et basse 21 et 22 le bloc de jonction 11. Ensuite, par abaissement du poulet 16, le manchon serre-câble 9 est désactivé et le câble 15, libéré de sa retenue, peut être poussé vers le haut pour faire sortir du corps creux 8 le support 12 des  plots 26, comme le montre bien la figure 1. 



  A ce moment il est aisé d'intervenir aussi bien sur les liaisons des fils 27 du câble 5 avec le support 12 des plots 26, après enlèvement de la cale 13, que sur l'arrangement des doigts de contact élastiques 20 du bloc de jonction 11. Pour ces derniers en effet, il est possible d'en diminuer le nombre par suppression d'une ou de plusieurs paires, après avoir tout simplement retiré le couvercle 25. 



  Il est bien entendu possible également, comme déjà signalé de relier les fils 27 du câble 5 à un "chip" de traitement dont les sorties constitueraient les plots 26, à la place du support 12. 



  Au remontage, le support 12 et sa cale 13 ainsi que le câble 5 sont respectivement poussés et tirés vers le bas jusqu'à ce que le support 12 vienne à son emplacement prévu dans le corps creux 8, le poulet 16 est mis en place sur le manchon 9, le bloc de jonction 11 est introduit dans l'ouverture 90 du corps creux et sa barre inférieure 22 engagée dans la rainure 33. Enfin le capot 14 est introduit dans la partie supérieure de l'ouverture 90, sa contre-barre 30 mise en appui contre la barre supérieure 21 du bloc de jonction 11 et son trou 29 mis dans l'alignement du trou 17 du corps creux 8, et le tout assuré et maintenu par introduction de la goupille 15 dans lesdits trous. 



  En fait, il est clair que la versatilité de ce dispositif de connexion est très étendue car, avec un seul modèle de fiche, comme on vient de le montrer, il est possible d'assurer tous types de liaisons, dans la limite bien entendu du nombre maximal de doigts de contact élastiques 20 du bloc de jonction 11 qui peut être, cela va de soi, différent et supérieur à sept. 



  Mais cette versatilité peut être obtenue différemment, sans sortir du cadre de l'invention. 



  Ainsi, dans la première variante représentée par la figure 4, qui est une coupe transversale du corps creux 8 effectuée sous le trou 17 de passage de la goupille 15 (fig. 1), le support commun des plots de la fiche, qui porte ici le repère 120, est prévu maintenu en place par engagement dans deux coulisses constituées par deux rainures latérales parallèles 35 présentées par les parois de l'ouverture 90 du corps creux 8. 



  Cette variante est plus particulièrement adaptée au maintien du support 120 lorsqu'il est jugé utile d'inclure dans la fiche un "driver" de ligne, ici repéré 130, à la place de la cale élastique de compression 13. 



  Au montage de la fiche et après engagement et mise en place du support 120 dans les coulisses 35, avec le "driver" de ligne 130, la barre basse 22 du bloc de jonction 19 (fig. 1) est engagée dans la rainure 33 du corps creux 8 et le capot 14 est mis en place et retenu par la goupille 17, sans créer de complications par rapport à la forme d'exécution déjà décrite. 



  Pour préserver l'esthétique de l'objet, le capot 14 peut présenter deux petits bossages latéraux venant obturer la partie haute débouchante des deux coulisses 35. Mais cette appropriation n'est pas indispensable ou bien peut être remplacée par une limitation de la hauteur de ces coulisses à celle de la hauteur du support 120, ce dernier étant alors engagé dans celles-ci par écartement élastique de la partie haute des deux parois du corps creux qui les présentent. 



  Dans la deuxième variante représentée par la figure 5, qui est une coupe partielle semblable à la partie  correspondante de la figure 3, des lames et contre-lames de contact électrique 36 et 37 sont associées pour débiter, de manière séparée, des courants plus forts, tels que par exemple des courants destinés à une alimentation ou une masse. 



  Cette variante est ici montrée associée à la variante précédente dans laquelle le support commun 120 des plots de la fiche est maintenu dans des coulisses du corps creux 4 et est associé à un "driver" de ligne 130. 



  Deux lames de contact parallèles 36, dont une seule est visible, sont montées par coudage autour du support 120, soudées derrière ce dernier à deux des fils 27 du câble et passées au travers de trous pratiqués dans la barre basse 22 du bloc de jonction 19 pour présenter le long de la paroi de celui-ci une partie cintrée. 



  Deux contre-lames de contact parallèles 37, dont une seule est visible, sont par ailleurs montées dans la prise 1 et le long d'une paroi intérieure de celle-ci en positions correspondantes à celles des lames 36 de la fiche, par soudage sur des plots 2 de la platine 3. 



  A l'introduction du bloc de jonction 19 dans la prise 3, lors d'un branchement, le contact entre les contre-lames 37 et les lames 36 est obtenu par aplatissement forcé de la partie cintrée de ces dernières. 



  Avec ou sans adjonction d'un "driver" de ligne, le maintien du support 120 des plots de la fiche par engagement dans des coulisses est ici intéressant pour résister mieux qu'une cale élastique à la poussée due aux frottements des lames 36 sur les contre-lames 37 lors de l'enfoncement du bloc de jonction 19 dans la prise 1, et ce système de maintien du support, des plots de contact  de la fiche peut évidemment être appliqué, en variante, à la forme d'exécution donnée en exemple par les figures 1 à 3, à la place de la cale élastique 13. 



  D'autres variantes encore, non représentées, pourront également être apportées, séparément ou en combinaison avec au moins une précédente compatible. 



  Ainsi, s'il est jugé bon de durcir la retenue de la gâche 31 dans le pène 7, l'effet supplémentaire d'une lame de ressort peut être adjoint à celui de la paroi de liaison 12, cette lame de ressort étant par exemple insérée sous la partie arrière de la gâche destinée à sa manipulation, entre celle-ci et le capot. 



   Dans une autre variante non représentée mais compréhensible, le bloc de jonction 11 peut ne pas être prévu amovible et faire corps avec le corps creux 8. Dans ce cas deux possibilités sont offertes:
 - ou bien le couvercle 25 peut être prévu du côté extérieur 19 du bloc de jonction, pour assurer l'accès aux doigts de contact 20, et ce couvercle est alors prévu fixable par vis ou clipage,
 - ou bien les doigts de contact 20 peuvent être prévus sous forme de simples lames élastiques, à répartition fixe sur le bloc de jonction, comme ceux utilisés dans les connexions dites "à baïonnettes", la modification des liaisons étant prévue réalisable uniquement au niveau de la répartition des plots de contact 26 du support 12 et de la liaison propre de ceux-ci avec les fils 27 du câble 5. 



  Dans le cas d'un bloc de jonction amovible, il est aussi possible de prévoir plusieurs modèles de celui-ci variant simplement par le nombre de leurs doigts de contact  20, et accordé dimensionnellement aux autres éléments de la fiche, pour assurer leur interchangeabilité. 



  Le branchement de la fiche 4 dans la prise 1, qui est ici montré en position radiale par rapport au câble 5, peut évidemment être prévu axial, sans poser de problème pour l'homme de l'art. Il suffit en effet d'inverser les positions relatives du bloc de jonction 11 et du capot 14 par rapport au corps creux 8, et d'accorder le dimensionnement de ces éléments entre eux. 



  Dans le même esprit et en accord avec le concept de l'invention, il est aussi possible d'associer à un seul corps creux de la fiche plus d'un bloc de jonction 11; par exemple deux de ces blocs peuvent être associés pour former un raccordement de type Y tel que ceux utilisés dans les connexions mono-stéréo de type professionnel. 



  Enfin, l'amovibilité du support de plots 12 de la fiche peut être assurée autrement que par enlèvement d'un capot tel que le capot 14. Dans une conception de ce genre, l'ouverture 90 du corps creux 8 n'est pratiquée que du côté donnant sur le bloc de jonction 11 et est prévue suffisamment grande pour permettre le passage à l'extérieur du support de plots 12. De son côté, le bloc de jonction 11 est prévu fixable depuis l'extérieur et contre le corps creux 8 par exemple à l'aide de vis à têtes noyées dans des barres de fixation telles que les barres 21 et 22, ou bien par des vis à traverser passées au travers du bloc de jonction si celui-ci est de dimensions suffisantes pour le permettre. 



   Mais il est évident que la forme d'exécution donnée en exemple reste la plus simple et la plus rapide aux montages et démontages, et elle se prête bien à une fabrication en séries par moulage de matières plastiques, sans pièces métalliques autres que celles nécessaires  aux contacts électriques et que la goupille d'assemblage 15. 

Claims (9)

1. Dispositif de connexion électrique multicontacts pour transfert de signaux électroniques comprenant une prise, une fiche amovible engageable dans la prise, et des moyens de retenue et de positionnement relatifs de ces deux pièces, et dans lequel la prise et la fiche comportent chacune une pluralité d'éléments de contact reliés à un circuit électronique et connectés entre eux lors de l'engagement de la fiche dans la prise, caractérisé en ce que la prise (1) comporte une pluralité de plots de contact (2) reliés à un premier circuit électronique, et en ce que la fiche (4) comporte au moins un bloc de jonction (11) à deux faces de sortie (18, 19) présentant chacune d'elles une pluralité de doigts de contact élastiques (20) reliés chacun d'eux à un doigt correspondant de l'autre face de sortie, et une pluralité de plots de contact (26) reliés à un second circuit électronique,

fixés à un support commun amovible (12, 120) monté dans la fiche et maintenu contre les doigts de contact élastiques de l'une des deux faces de sortie du bloc de jonction, les doigts de contact élastiques correspondants de l'autre face de sortie étant pressés contre les plots de la prise lors de l'engagement de la fiche dans celle-ci.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc de jonction (11) de la fiche est amovible.

3.

Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc de jonction est un boîtier diélectrique (11) comportant une pluralité de chambrages (23) débouchant chacun par deux paliers d'extrémité sur ses deux faces de sortie et une pluralité de paires de doigts de contact (20) installés par paires dans ces chambrages, les deux doigts de chaque paire étant mobiles par transla tion sur une course limitée et en opposition l'un de l'autre ainsi que soumis à la pression permanente d'un ressort de compression (24) interposé entre eux, et les extrémités de ces doigts de contact débouchant en saillie des paliers desdits chambrages sur les deux faces de sortie du bloc de jonction.

4.

Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les chambrages (23) du bloc de jonction comportent, sur au moins l'une des deux faces de sortie de ce dernier, un couvercle commun amovible (25) présentant les paliers de ces chambrages.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le couvercle (25) du bloc de jonction est situé en regard du support (12, 120) des plots de la fiche, et en ce que ce couvercle est retenu en place sur le bloc de jonction par ledit support des plots de la fiche.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le support (120) des plots de la fiche est maintenu en place dans la fiche par engagement dans et entre deux coulisses parallèles (35) de deux parois opposées de celle-ci.

7.

Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le support (12) des plots de la fiche est maintenu en place dans la fiche et appuyé contre le couvercle (25) du bloc de jonction par la pression d'une cale élastique de compression (13) insérée dans la fiche et appliquée contre ce support.

8. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fiche (4) comporte un corps creux (8), dans lequel sont assemblés le support commun amovible (12) des plots de contact (26) et le bloc de jonction (11), et un capot (14) de maintien de ces éléments fixé au corps creux (8) par une goupille (15), l'ensemble de ces pièces constituant ainsi un assemblage démontable.

9.

Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la prise (1) constitue un réceptacle destiné à l'engagement et au positionnement du bloc de jonction (11), débouchant sur les plots (2) du premier circuit électronique, et dont la paroi présente, à l'extérieur, un pène d'accrochage fixe (7), et en ce que le capot (14) de la fiche comporte une gâche (31) à rappel élastique destinée à retenir le bloc de jonction dans la prise par accrochage du pène (7) lors du branchement.