EP0197820A1 - Connecteur électrique à élément de contact en matériau à mémoire de forme - Google Patents

Connecteur électrique à élément de contact en matériau à mémoire de forme Download PDF

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EP0197820A1
EP0197820A1 EP86400559A EP86400559A EP0197820A1 EP 0197820 A1 EP0197820 A1 EP 0197820A1 EP 86400559 A EP86400559 A EP 86400559A EP 86400559 A EP86400559 A EP 86400559A EP 0197820 A1 EP0197820 A1 EP 0197820A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
male
female
shape memory
parts
connector according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP86400559A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gérard Guenin
Guy Herubel
Raymond Bargain
Michel De Mendez
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FCI France SA
Original Assignee
Souriau et Cie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Souriau et Cie filed Critical Souriau et Cie
Publication of EP0197820A1 publication Critical patent/EP0197820A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/01Connections using shape memory materials, e.g. shape memory metal
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02Contact members
    • H01R13/03Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S439/00Electrical connectors
    • Y10S439/932Heat shrink material

Definitions

  • the present invention relates to an electrical connector with contact elements made of shape memory material.
  • the connection density appears to be a parameter of major interest because of the ever-increasing number of electrical circuits involved in modern electronic or electromechanical assemblies. It therefore appears that high-performance electrical connectors necessarily include a large number of plug-in male-female contact elements engaged by friction.
  • the connection-disconnection of this type of connector then requires the application of significant efforts due to the very number of these contact elements.
  • the repetition of the connection-disconnection operations has the effect of causing a phenomenon of wear of the contact elements and ultimately the deterioration of the corresponding connectors.
  • Shape memory materials have so far been the subject of a few applications in the field of electronics or industrial electronics to provide, in particular, electrical connection or disconnection functions.
  • connection-disconnection function is ensured by means of conventional contact elements which are actuated by means of an actuator element alone made of a material with shape memory and capable of participating, from the only mechanical point of view, in the desired connection-disconnection function.
  • An object of this J h vention is to remedy the aforementioned drawbacks by the use of an electrical connector to ensure a large number of connection-disconnection cycles with a degree of wear of the contact elements very attenuated compared to conventional connectors or even to so-called low insertion force connectors.
  • Another object of the present invention is the implementation of a connector, as previously mentioned, having a connection density absolutely identical to that of the most efficient current conventional materials.
  • the electrical connector which is the subject of the invention comprises at least one male part and / or one female conductive part intended to be plugged into each other to ensure or break the electrical conduction at the level of these.
  • At least one of the male or female parts consists, at least at its active contact end, of a conductive shape memory material; the male or female part is shaped so as to closely adapt to the complementary part in a female or male p re- Mier shape memory state and to ensure the disengagement of said female or male complementary portion in a second shape memory state.
  • the invention is applicable to the electrical connectors of all types used in areas as diverse as industrial electronics, electromechanical, the installations oceanni q ues artificial satellites or aircraft, computer and telematic equipment.
  • the electrical connector object of the invention comprises at least one male part 20 and / or one female part 10 conductive. These male and female parts are intended to be plugged into each other to ensure or break the electrical conduction at their level. At least one of said male 20 or female 10 parts is made, at least at its active contact end, of a conductive shape memory material.
  • the male part 20 or female part 10 is shaped so that it can be closely adapt to the female 10 or male 20 complementary part in a first shape memory state and so as to be able to ensure the release of the female 10 or male 20 complementary part in a second shape memory state.
  • connection element comprising one or two plug-in parts denoted 1, 2 in FIG. 1, a first plug-in part 2 consisting of a plurality of previously described male parts 20 joined together in an arrangement by means of a support plate and a case or shell constituting the connector body, a second plug-in part 1 consisting of a plurality of female parts 10 joined in a similar arrangement by means of a support plate, referenced 41 in FIG. 1, and a case or shell forming the connector body.
  • the connector of the invention allows, in the first shape memory state, to ensure very good electrical contact between the male and female parts 20 as well as good mechanical joining between male and female parts and therefore ultimately connector assembly.
  • the disengagement of the complementary part is ensured and the corresponding contacts and the connectors can then be secured or separated with a zero assembly or disassembly force or practically zero. This results, even after a significant number of repeated plugging cycles, practically non-existent wear of the contact parts.
  • the transition from the first shape memory state to the second shape memory state can be carried out by modifying the temperature of the connector, that is to say of the corresponding male and / or female parts, as will be described from in more detail in the following description.
  • the first shape memory state during which the electrical contact is ensured is stable at ambient temperature.
  • This same first shape memory state is also stable at low temperature, that is to say at temperatures corresponding to the lowest operating temperatures of the specifications normally in force for this type of connector.
  • the lowest temperature limit for which the first shape memory state remains stable is for example taken as ⁇ 65 ° C.
  • FIG. 1A there has been successively shown in 1A the case where the female part 10 is only made of a shape memory material, the two states being represented in a and b, while in FIG. 1B the male element 20 is it alone made up of a shape memory material in these two respective states also represented in a and b.
  • the complementary element that is to say the male element 20 in the case of FIG. 1A and the female element 10 in the case of FIG. 1B, can be made of a material conventional type conductor.
  • FIG. 2 represents an advantageous nonlimiting embodiment in which the male part 20 and the female part 10 are, on the one hand, mutually shaped so as to be able to adapt mutually to the complementary female part 10 or male 20 to ensure electrical contact in the first shape memory state.
  • the male 20 and female 10 parts are further shaped so as to be able to ensure the release of the complementary female 10 or male part 20 in the second shape memory state.
  • the male 20 and female 10 parts are shown in the second shape memory state. It will be noted that each of these male or female parts has, in the first and second memory states, complemented shape memory states.
  • This type of connector that is to say a connector comprising male 20 and / or female 10 parts with a state of complemented shape memory appears particularly well suited for uses in hostile mechanical environments, that is to say for example for applications to electromechanical systems subjected to significant vibrations, such as for example for the connection of electrical circuits of aircraft engines, ships, or the like.
  • the male or female part is constituted by a barrel 90 intended to receive at least one conductive cable and by an active part 91 integral with the barrel constituting the male or female part and intended to ensure contact on the corresponding female or male complementary part.
  • a flange 92 placed substantially at the connection between the barrel 90 and the active part 91 enables the fixing of each element or female, male part on the corresponding support plate, according to usual techniques.
  • the active part 91 is constituted by a tubular or cylindrical element 100 having at least one of its generatrices a slot 101 extending over a part of the tubular element 100.
  • the slots 101 substantially delimit two flexible blades 102, 103 constituting the active part 91.
  • the male part, female previously described in Figure 3 can be obtained from shape memory material delivered in the form of a cylindrical ingot or wire, by conventional turning and milling.
  • Other types of male or female parts can also be obtained from material with shape memory delivered in the form of sheets, which can be cut and then rolled so as to form a cylindrical element comprising at least one slot.
  • other forms of male or female parts can be used without departing from the scope of the present invention.
  • each tubular or cylindrical element constituting the male and female parts respectively may have similar complementary sections, the slots being arranged symmetrically or not with respect to the axis lon ⁇ itudina1 of symmetry XX of each tubular element.
  • one of the plug-in parts constituting a male plug-in part 2 is constituted by the male parts 20 assembled in regular arrangement, the diametral plane, passing through two slots of each tubular element, being oriented in a first direction z, as it appears in FIG. 5b.
  • Another plug-in part constituting a female plug-in part 1 is constituted by the female parts 10 joined together in the same regular arrangement.
  • the diametral plane passing through two slots of each tubular element of the female parts 10 is oriented in a second direction y perpendicular or not to the first direction z for example.
  • each of the male 20 or female 10 parts of the connector of the invention can be entirely made of a shape memory material.
  • the barrel 90 intended to receive at least one conductor cable also has at least one non-reversible shape memory state.
  • the barrel 90 is shaped so as to be able to adapt closely to the conductive cable in the aforementioned shape memory state, in order to ensure the electrical connection with the latter.
  • non-reversible shape memory state of the barrel it is necessary to understand a memorized shape state allowing at least one cycle consisting of expansion of the bored part of the barrel 90, the introduction of the conductor intended to equip the contact, then the return to a stable position in which, in the presence of the conductive cable, the electrical contact and the mechanical fixing of the cable in the barrel are ensured.
  • the barrel 90 itself can be, without limitation, endowed with memory property of reversible shape.
  • shape memory material which can be used for implementing the connector of the invention will now be given.
  • These materials are, although not limited to, chosen from nickel-titanium, nickel-aluminum, nickel-titanium-iron, copper-zinc-aluminum, copper-aluminum-nickel compounds. These compounds can be used either in the form of intermetallic compounds or in alloyed form.
  • male or female parts as shown in FIG. 3 were produced from a copper-zinc-aluminum alloy comprising 4% ⁇ 0.5% aluminum, 27 to 29% of zinc and remainder as a percentage of copper, the percentages being understood as an atomic percentage.
  • Each male 20 or female 10 part can also be provided with a conductive protective coating consisting of a deposit of gold, silver, palladium alloy or even lead tin. This latter coating can indeed be used expanding its usual field of use since there is practically no more friction or wear problem at each male or female part.
  • transition temperature Ms of the order of - 80 ° C.
  • This transition temperature which is the temperature of transition to the martensitic state for the material constituting the male or female parts, makes it possible to maintain the first shape memory state stable for the domain of use announced.
  • the second shape memory state is stable for temperatures below this transition temperature.
  • the transition from the first shape memory state to the second shape memory state can be carried out reversibly over a large number of cycles by simply lowering the temperature of the connector, that is to say, the male and female parts. , below the transition temperature Ms, then return to a so-called use temperature above the Ms temperature and alternatively.
  • the male part 20 or female 10 has been conformed to the final shapes and dimensions constituting the first state of shape memory as shown for example in FIG. 3.
  • the male part 20 or female 10 is then subjected to a heat treatment capable of bring it into a state of crystallographic phase of the austenitic type.
  • the part male 20 or female 10 is then subjected to cooling to a temperature close to ambient temperature, so as to avoid the appearance of parasitic crystallographic phase.
  • cooling is meant cooling such as that obtained by means of a treatment, of the soaking type for example.
  • the male or female part is then subjected in at least one deformation zone thereof, denoted 105 in FIG. 3, to a so-called education process.
  • the education process consists in repeatedly imposing on the male or female part a mechanical stress such that the male or female part is, in this zone, deformed so as to bring the blades 102, 103 into a shape position close to the second state of shape memory and to subject the assembly, the constraint being maintained, to a lowering of temperature capable of bringing the male or female part into a martensitic phase state.
  • the lowering of temperature can be carried out by means of any cold source applied either to the whole of the male or female part, or only at the level of the deformation zone or zones 105.
  • the mechanical stress can be applied for example to the by means of a cone-shaped tool allowing flaring of the active part until the desired shape memory position is obtained.
  • the male or female element is subjected to a gradual heating to room temperature.
  • the male or female element then resumes its stable state of shape or first state of shape memory.
  • the repetition of the cycle imposed for education as defined above must be sufficient to obtain a good degree of reproducibility of the transitions between the first state and the second state of subsequent shape memory by simply lowering the temperature of the male element.
  • transition temperature Ms defined as the temperature at which the martensitic phase begins to form by itself
  • the education process consists in imposing in the absence of deformation on the object constituted by the male or female part conformed in an initial state, at least at the level of the deformation zone 105 thereof, a thermal stress consisting in a temperature variation capable of bringing it into a martensitic crystallographic phase state. Then the male or female part being in the aforementioned state, a mechanical stress such that the male or female part is deformed, in this zone, is applied so as to bring the blades 102, 103 into a shape position close to the second memory state form II.
  • the temperature reduction and the application of the mechanical stress can be carried out using the means already mentioned, the flaring of the active part being carried out until the second desired shape memory position is obtained.
  • intermediate state of form close to the initial state of form of the male or female part is then defined and imposed on it.
  • the imposition of the intermediate form state on the party male or female is carried out by imposing limits of subsequent change of form thereof to the corresponding limits of the state of intermediate form.
  • the definition and the imposition of the limits of change of shape of the male or female part can be carried out by means of a matrix enclosing the male part or of a mandrel inserted in the female part, the matrix or the mandrel having dimensions. interior and exterior respectively corresponding to the dimensions of the intermediate state.
  • the matrix or the mandrel can advantageously be constituted by the corresponding female or male part.
  • the male or female part, in martensitic state, on which the shape change limits have been imposed, is then subjected to a gradual warming up to ambient temperature to bring it back into a crystallographic phase state of austenitic type. Due to the heating and the maintenance of the male or female part in the intermediate form state, internal constraints allowing the definition of the intermediate form state as the first form I memory state are then induced in the male element. or female.
  • Connec temperature control tor of the invention can be obtained from any cold source normally available in an industrial environment and in particular by means of liquid nitrogen.
  • the cooling of the connector of the invention below the transition temperature of the alloy constituting the male and female parts constituting it has the effect of releasing the corresponding female and male parts by placing them in their second memory state, state in which the connectors can be plugged in or on the contrary disconnected with a zero or practically zero insertion or extraction force.
  • Returning to ambient temperature or to any temperature within the operating range of the connector has the effect of closing and adapting the contact or corresponding male and female parts and ensuring the required fastening force. This can be made very important for specific applications already mentioned.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

L'invention est relative à un connecteur électrique à élèment de contact en matériau à mémoire de forme. Le connecteur comporte au moins une partie mâle (20) et/ou une partie femelle (10) conductrice, destinées à être enfichées l'une dans l'autre pour assurer ou rompre la conduction électrique. L'une au moins des parties mâles (20) ou femelles (10) est constitutée au moins en son extrémité active de contact en un matériau à mémoire de forme conducteur. La partie mâle (20) ou femelle (10) est conformée de façon à pouvoir s'adapter étroitement à la partie complémentaire femelle (10) ou mâle (20) dans un premier état de mémoire de forme et à pouvoir assurer le dégagement de la partie complémentaire femelle (10) ou mâle (20) dans au deuxième état de mémoire de forme. Application aux connecteurs électriques utilisés dans l'électromécanique, les installations électroniques aeronautiques ou spatiales, le matériel informatique et télématique.

Description

  • La présente invention est relative à un connecteur électrique à éléments de contact en matériau à mémoire de forme. Dans les connecteurs électriques ou électroniques actuels, la densité de connexion apparaît un paramètre d'intérêt majeur en raison du nombre, toujours croissant, de circuits électriques mis en jeu dans les ensembles électroniques ou électromécaniques modernes. Il apparait en conséquence que les connecteurs électriques performants comportent nécessairement un nombre important d'éléments de contacts enfichables mâle-femelle engagés par frottement. La connexion-déconnexion de ce type de connecteurs nécessite alors l'application d'efforts importants en raison même du nombre de ces éléments de contact. La répétition des opérations de connexion-déconnexion a pour effet de provoquer un phénomène d'usure des éléments de contact et à terme la détérioration des connecteurs correspondants.
  • Les matériaux à mémoire de forme ont jusqu'à présent fait l'objet de quelques applications dans le domaine de l'électronique ou de l'électronique industrielle pour assurer, notamment, des fonctions de connexion électrique ou de déconnexion.
  • On peut citer à ce sujet le brevet US 4 205 293 dans lequel un commutateur thermoélectrique est mis en oeuvre au moyen d'un matériau à mémoire de forme. Cependant, dans le dispositif décrit dans ce document, ainsi que d'ailleurs dans l'ensemble des dispositifs actuellement connus, la fonction connexion-déconnexion est assurée au moyen d'éléments de contact conventionnels lesquels sont mis en action par l'intermédiaire d'un élément actuateur lui seul constitué en un matériau à mémoire de forme et capable de participer, du seul point de vue mécanique, à la fonction souhaitée de connexion-déconnexion.
  • Ce type de dispositif bien que susceptible de pouvoir donner satisfaction pour des dispositifs dans lesquels la connexion ou la déconnexion intervient à titre isolé ou sur un nombre peu important de circuits, ne peut en aucun cas être susceptible d'utilisation dans les connecteurs électroniques en raison de leur complexité de réalisation et ou de l'encombrement souvent prohibitif de ces dispositifs, lesquels ne sauraient permettre d'envisager des densités de connexion semblables aux densités de connexion couramment atteintes dans le domaine de la connexion électronique.
  • Un objet de la présente Jhvention est de remédier aux inconvénients précités par la mise en oeuvre d'un connecteur électrique permettant d'assurer un nombre important de cycles connexion-déconnexion avec un degré d'usure des éléments de contact très atténué par rapport aux connecteurs de type classique ou même aux connecteurs dits à faible force d'insertion.
  • Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'un connecteur,tel que précédemment cité,présentant une densité de connexion absolument identique à celle des matériels classiques actuels les plus performants.
  • Le connecteur électrique objet de l'invention, comporte au moins une partie mâle et/ou une partie femelle conductrices destinées à être enfichées l'une dans l'autre pour assurer ou rompre la conduction électrique au niveau de celles-ci. L'une au moins des parties mâle ou femelle, est constituée, au moins en son extrémité active de contact, en un matériau à mémoire de forme conducteur ; la partie mâle ou femelle est conformée de façon à pouvoir s'adapter étroitement à la partie complémentaire femelle ou mâle dans un pre- mier état de mémoire de forme et à pouvoir assurer le dégagement de ladite partie complémentaire femelle ou mâle dans un deuxième état de mémoire de forme.
  • L'invention trouve application pour les connecteurs électriques de tout type utilisés dans les domaines aussi divers que l'électronique industrielle, l'électromécanique, les installationsélectroniques des satellites artificiels ou de l'aéronautique, le matériel informatique et télématique.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description et à l'observation des dessins ci-après dans lesquels :
    • - la figure 1 représente une vue en perspective du connecteur objet de l'invention,
    • - la figure 2 représente un détail de réalisation particulier d'un connecteur selon l'invention,
    • - la figure 3 représente, en coupe longitudinale, un mode de réalisation particulier d'un élément de contact pour un connecteur selon l'invention,
    • - les figures 4 et 5 représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation particulier d'un connecteur selon l'invention.
  • Selon la figure 1, le connecteur électrique objet de l'invention comporte au moins une partie mâle 20 et/ou une partie femelle 10 conductrices. Ces parties mâle et femelle sont destinées à être enfichées l'une dans l'autre pour assurer ou rompre la conduction électrique à leur niveau. L'une au moins desdites parties mâle 20 ou femelle 10 est constituée, au moins en son extrémité active de contact, en un matériau à mémoire de forme conducteur. La partie mâle 20 ou femelle 10 est conformée de façon à pouvoir s'adapter étroitement à la partie complémentaire femelle 10 ou mâle 20 dans un premier état de mémoire de forme et de façon à pouvoir assurer le dégagement de la partie complémentaire femelle 10 ou mâle 20 dans un deuxième état de mémoire de forme.
  • Bien entendu, par connecteur on entend tout élément de connexion comportant une ou deux parties enfichables notées 1, 2 sur la figure 1, une première partie enfichable 2 étant constituée par une pluralité de parties mâles 20 précédemment décrites réunies en un arrangement au moyen d'une plaquette support et d'un étui ou coquille constituant le corps de connecteur, une deuxième partie enfichable 1 étant constituée par une pluralité de parties femelles 10 réunies en un arrangement similaire au moyen d'une plaquette support, référencée 41 sur la figure 1, et d'un étui ou coquille formant le corps de connecteur.
  • Le connecteur de l'invention permet dans le premier état de mémoire de forme d'assurer un très bon contact électrique entre les parties mâles 20 et femel- lesi0 ainsi qu'une bonne solidarisation mécanique entre parties mâles et femelles et donc en définitive de l'ensemble du connecteur. Lors du passage au deuxième état de mémoire de forme des parties mâles 20 ou femelles 10, le dégagement de la partie complémentaire est assuré et les contacts correspondants et les connecteurs peuvent alors être solidarisés ou désolidarisés avec une force d'assemblage ou de désassemblage nulle ou pratiquement nulle. Il en résulte,méme après un nombre important de cycles d'enfichagesrépétés, une usure pratiquement inexistante des pièces de contact.
  • Le passage du premier état de mémoire de forme au deuxième état de mémoire de forme peut être effectué par modification de la température du connecteur, c'est-à-dire des parties mâles et/ou femelles correspondantes, ainsi qu'il sera décrit de manière plus détaillée dans la suite de la description. Bien entendu, le premier état de mémoire de forme lors duquel le contact électrique est assuré est stable à la température ambiante. Ce même premier état de mémoire de forme est également stable à basse température, c'est-à-dire à des températures correspondant aux températures d'utilisation les plus basses du cahier des charges normalement en vigueur pour ce type de connecteur. La limite de température la plus basse pour laquelle le premier état de mémoire de forme reste stable est par exemple prise égale à - 65°C.
  • Sur la figure 1, on a successivement représenté en 1A le cas ou la partie femelle 10 est seule constituée en un matériau à mémoire de forme, les deux états étant représentés en a et b, alors que en figure 1B l'élément mâle 20 est lui seul constitué en un matériau à mémoire de forme dans ces deux états respectifs représentés également en a et b. Dans les deux cas précités, l'élément complémentaire, c'est-à-dire l'élément mâle 20 dans le cas de la figure 1A et l'élément femelle 10 dans le cas de la figure 1B,peuvent être constitués en un matériau conducteur de type conventionnel.
  • La figure 2 représente un mode de réalisation avantageux non limitatif dans lequel la partie mâle 20 et la partie femelle 10 sont d'une part réciproquement conformées de façon à pouvoir s'adapter mutuellement à la partie complémentaire femelle 10 ou mâle 20 pour assurer le contact électrique dans le premier état de mémoire de forme. Les parties mâles 20 et femelles 10 sont en outre conformées de façon- à pouvoir assurer le dégagement de la partie complémentaire femelle 10 ou mâle 20 dans le deuxième état de mémoire de forme. Sur la figure 2, les parties mâles 20 et femelles 10 sont représentées dans le deuxième état de mémoire de forme. On notera que chacune de ces parties mâles ou femelles possède,dans les premier et deuxième états de mémoire, des états de mémoire de forme complémentés. Par état de mémoire de forme complémenté, on entend état ou forme obtenu par variation complémentaire de forme-Ainsi, dans le deuxième état de mémoire de forme tel que représenté en figure 2, la partie femelle 10 est dans un état qui a été obtenu suite à un écartement des deux parties constitutives de la partie femelle 10 alors qu'au contraire, la partie mâle 20 est dans un état qui a été obtenu par rapprochement des deux parties constituant la partie mâle 20. On comprendra que dans un tel état, le dégagement et/ou l'insertion d'un connecteur lors d'un cycle d'enfichage est particulièrement aisé et peut être réalisé pratiquement sans aucun frottement. On comprendra également que le passage ultérieur de ces mêmes éléments mâles 20, femelles 10 à leur premier état de mémoire de forme stable a pour effet d'assurer un excellent contact électrique du fait des mouvements inverses des parties mâles et femelles et en outre une excellente solidarisation mécanique de ces parties mâles 20, femelles 10 en raison des forces mises en jeu par le retour au premier état de mémoire de forme stable.
  • Ce type de connecteur, c'est-à-dire de connecteur comportant des parties mâles 20 et/ou femelles 10 à état de mémoire de forme complémenté apparaît particulièrement bien adapté pour des utilisations en milieu mécanique hostile, c'est-à-dire par exemple pour des applications à des systèmes électromécaniques soumis à d'importantes vibrations, comme par exemple pour la connexion de circuits électriques de moteur d'avion, de bâteau, ou analogues.
  • Un exemple détaillé de réalisation d'une partie mâle ou femelle sera maintenant donné en liaison avec la figure 3. La partie mâle ou femelle est constituée par un fût 90 destiné à recevoir au moins un câble conducteur et par une partie active 91 solidaire du fût constituant la partie mâle ou femelle et destinée à assurer le contact sur la partie complémentaire femelle ou mâle correspondante.Une collerette 92 placée sensiblement au niveau de la liaison entre le fût 90 et la partie active 91 permet d'assurer la fixation de chaque élément ou partie femelle, mâle sur la plaquette support correspondante, selon les techniques habituelles. La partie active 91 est constituée par un élément tubulaire ou cylindrique 100 présentant au moins selon une de ses génératrices une fente 101 s'étendant sur une partie de l'élément tubulaire 100. Les fentes 101 délimitent sensiblement deux lames souples 102, 103 constituant la partie active 91.
  • La partie mâle, femelle précédemment décrite en figure 3, peut être obtenue à partir de matériau à mémoire de forme délivré sous forme de lingot cylindrique ou de fil,par tournage et fraisage conventionnel. D'autres types de parties mâles ou femelles peuvent également être obtenus à partir de matériau à mémoire de forme délivré sous forme de feuilles, lesquelles peuvent être découpées puis roulées de façon à former un élément cylindrique comportant au moins une fente. Bien entendu, d'autres formes de parties mâles ou femelles peuvent être utilisées sans sortir du cadre de la présente invention. En particulier, chaque élément tubulaire ou cylindrique constituant les parties mâles et femelles respectivement peuvent comporter des sections semblables complémentaires,les fentes étant disposées symétriquement ou non par rapport à l'axe lon¢itudina1 de symétrie XX de chaque élément tubulaire.
  • Un connecteur complet sera maintenant décrit relativement À un mode de réalisation non limitatif au moyen des figures 4 et 5. Selon les figures précitées, une des parties enfichables constituant une partie enfichable mâle 2 est constituée par les parties mâles 20 réunies en arrangement régulier, le plan diamétral,passant par deux fentes de chaque élément tubulaire, étant orienté selon une première direction z, ainsi qu'il apparaît en figure 5b. Une autre partie enfichable constituant une partie enfichable femelle 1 est constituée par les parties femelles 10 réunies en un même arrangement régulier. Le plan diamétral passant par deux fentes de chaque élément tubulaire des parties femelles 10 est orienté selon une deuxième direction y perpendiculaire ou non à la première direction z par exemple.
  • Chacune des parties mâles 20 ou femelles 10 du connecteur de l'invention, peut être en totalité constitué en un matériau en mémoire de forme. Dans ce cas, le fût 90 destiné à recevoir au moins un câble conducteur possède également au moins un état de mémoire de forme non réversible. Le fût 90 est conformé de façon à pouvoir s'adapter étroitement au câble conducteur dans l'état de mémoire de forme précité, afin d'assurer la liaison électrique avec ce dernier. Par état de mémoire de forme non réversible du fût, il faut comprendre un état de forme mémorisé permettant au moins un cycle consistant en une dilatation de la partie alésée du fût 90, l'introduction du conducteur destiné à équiperle contact, puis le retour à une position en forme stable dans lequel,en présence du câble conducteur, le contact électrique et la fixation mécanique du câble dans le fût sont assurés. Bien entendu, il va de soi que le fût 90 lui-même peut être de manière non limitative doté de propriété de mémoire de forme réversible.
  • Des exemples de matériau à mémoire de forme, susceptibles d'être utilisés pour la mise en oeuvre du connecteur de l'invention seront maintenant donnés. Ces matériaux sont,bien que de manière non limitative, choisis dans les composés nickel-titane, nickel-aluminium, nickel-titane-fer, cuivre-zinc-aluminium, cuivre-aluminium-nickel. Ces composés peuvent être utilisés soit sous la forme de composés intermétalliques ou sous forme alliée. A titre d'exemple non limitatif, des parties mâles ou femelles telles que représentées en figure 3 ont été réalisées à partir d'un alliage cuivre-zinc-aluminium comportant 4 % ± 0,5 % d'aluminium, 27 à 29 % de zinc et lereste en pourcentage de cuivre, les pourcentages s'entendant en pourcentage atomique. Chaque partie mâle 20 ou femelle 10 peut en outre être munie d'un revêtement protecteur conducteur consistant en un dépôt d'or, d'argent, d'alliage de palladium ou même d'étain plomb. Ce dernier revêtement peut en effet être utilisé en élargissement de son champ d'utilisation habituelle puisque il n'existe pratiquement plus de problème de frottement ni d'usure au niveau de chaque partie mâle ou femelle.
  • Avec le mode de réalisation de parties mâles ou femelles précédemment décrit, il a été possible d'obtenir une température de transition Ms de l'ordre de - 80°C. Cette température de transition, qui est la température de passage à l'état martensitique pour le matériau constitutif des parties mâles ou femelles,permet d'assurer un maintien du premier état de mémoire de forme stable pour le domaine d'utilisation annoncé. Le deuxième état de mémoire de forme est stable pour des températures inférieures à cette température de transition. Le passage du premier état de mémoire de forme au deuxième état de mémoire de forme peut être effectué de manière réversible sur un nombre important de cycles par seul abaissement de la température du connecteur, c'est-à-dire, les parties mâles, femelles, en deçà de la température de transition Ms, puis retour à une température dite d'utilisation au-delà de la température Ms et alternativement.
  • Un exemple de traitement d'une partie mâle 20 ou femelle 10,telle que représentée en figure 3, sera maintenant décrit en vue de l'obtention des premier et deuxième états de mémoire de forme réversibles précités. La partie mâle 20 ou femelle 10 a été conformée aux formes et dimensions finales constituant le premier état de mémoire de forme tel que représenté par exemple sur la figure 3. La partie mâle 20 ou femelle 10 est alors soumise à un traitement thermique capable d'amener celle-ci en état de phase cristallographique de type austénitique. La partie mâle 20 ou femelle 10 est ensuite soumise à un refroidissement à une température voisine de la température ambiante, de façon à éviter l'apparition de phase cristallographique parasite. Par refroidissement, on entend refroidissement tel que celui obtenu au moyen d'un traitement,du type trempage par exemple.
  • La partie mâle ou femelle est ensuite soumise en au moins une zone de déformation de celle-ci,notée 105 sur la figure 3, à un processus dit d'éducation. Le processus d'éducation consiste à imposer répétitive- ment à la partie mâle ou femelle une contrainte mécanique telle que la partie mâle ou femelle soit,dans cette zone, déformée de manière à amener les lames 102, 103 dans une position de forme voisine du deuxième état de mémoire de forme et à soumettre l'ensemble, la contrainte étant maintenue, à un abaissement de température susceptible d'amener la partie mâle ou femelle en état de phase martensitique. L'abaissement de température peut être réalisé au moyen de toute source de froid appliquée soit à l'ensemble de la partie mâle ou femelle, soit au seul niveau de la ou des zones de déformation 105. La contrainte mécanique peut être appliquée par exemple au moyen d'un outil en forme de cône permettant l'évasement de la partie active jusqu'à obtenir la position de mémoire de forme souhaitée. Après suppression de la contrainte mécanique, l'élément mâle ou femelle est soumis à un réchauffement progressif à température ambiante. L'élément mâle ou femelle reprend alors son état de forme stable ou premier état de mémoire de forme. La répétition du cycle imposé pour l'éducation telle que définie précédemment doit être suffisante pour obtenir un bon degré de reproductibilité des transitions entre le premier état et le deuxième état de mémoire de forme ultérieur par seul abaissement de la température de l'élément mâle ou femelle à une température inférieure à la température de transition Ms (définie comme la température à laquelle la phase martensitique commence à se former d'elle-même) puis par une élévation successive de la température de la partie mâle ou femelle à une température supérieure à la température As, pour le retour à la position ou état de mémoire de forme initiale et à l'état cristallographique de type austénique.
  • Une variante de mise en oeuvre du processus dit d'éducation, sera donnée à titre d'exemple non limitatif en liaison avec la figure 3.
  • Le processus d'éducation consiste à imposer en l'absence de déformation à l'objet constitué par la partie mâle ou femelle conformée dans un état initial, au moins au niveau de la zone de déformation 105 de celle-ci, une contrainte thermique consistant en une variation de température capable d'amener celle-ci en état de phase cristallographique martensitique. Puis la partie mâle ou femelle étant dans l'état précité, une contrainte mécanique telle que la partie mâle ou femelle soit déformée, dans cette zone, est appliquée de manière à amener les lames 102,103 dans une position de forme voisine du deuxième état de mémoire de forme II. L'abaissement de température et l'application de la contrainte mécanique peuvent être effectués à l'aide des moyens déjà cités, l'évasement de la partie active étant effectué jusqu'à l'obtention de la deuxième position de mémoire de forme souhaitée. Lorsque la source de froid est un bain d'azote liquide, l'application de la contrainte mécanique peut être effectuée dans le bain. Puis un état de forme dit intermédiaire voisin de l'état de forme initial de la partie mâle ou femelle est ensuite défini et imposé à celle-ci. L'imposition de l'état de forme intermédiaire à la partie mâle ou femelle est effectuée par imposition des limites de changement ultérieur de forme de celle-ci aux limites correspondantes de l'état de forme intermédiaire. Par état de forme intermédiaire voisin de l'état de forme initial, on entend un état de forme dans lequel le retour à l'état initial a été obtenu ou une forme voisine de celui-ci. La définition et l'imposition des limites de changement de forme de la partie mâle ou femelle peuvent être effectuées au moyen d'une matrice enserrant la partie mâle ou d'un mandrin inséré dans la partie femelle, la matrice ou le mandrin ayant des dimensions intérieures respectivement extérieures correspondant aux dimensions de l'état de forme intermédiaire. Bien entendu, la matrice ou le mandrin peuvent avantageusement être constitués par la partie femelle ou mâle correspondante. La partie mâle ou femelle, en état martensitique, à laquelle les limites de changement de forme ont été imposées, est ensuite soumise à un réchauffement progressif à température ambiante pour ramener celle-ci en état de phase cristallographique de type austénitique. Du fait du réchauffement et du maintien de la partie mâle ou femelle à l'état de forme intermédiaire, des contraintes internes permettant la définition de l'état de forme intermédiaire comme premier état de mémoire de forme I sont alors induites dans l'élément mâle ou femelle.
  • On a ainsi décrit un connecteur capable, par une seule commande en température, de permettre par modification de forme des éléments de contact, partie mâle ou partie femelle, de fonctionner pratiquement sans aucun effort mécanique important, ni sans aucune usure des éléments de contact partie mâle ou partie femelle. La commande en température du connecteur de l'invention peut être obtenue à partir de toute source froide normalement disponible en milieu industriel et en particulier au moyen de l'azote liquide. Le refroidissement du connecteur de l'invention en deçà de la température de transition de l'alliage constitutif des parties mâles et femelles le constituant a pour effet de dégager les parties femelles et mâles correspondantes en les plaçant dans leur deuxième état de mémoire, état dans lequel les connecteurs peuvent être enfichés ou au contraire déconnectés avec une force d'introduction ou d'extraction nulle ou pratiquement nulle. Le retour à la température ambiante ou à toute température comprise dans la plage de fonctionnement du connecteur a pour effet de provoquer la fermeture et l'adaptation du contact ou parties mâles et femelles correspondantes et d'assurer la force de solidarisation requise. Celle-ci peut être rendue très importante pour des applications spécifiques déjà citées.

Claims (14)

1. Connecteur électrique comportant au moins une partie mâle (20) et/ou une partie femelle (10) conductrices,destinées à être enfichées l'une dans l'autre pour assurer ou rompre la conduction électrique au niveau de celles-ci, caractérisé en ce que l'une au moins desdites parties mâle (20) ou femelle (10) est constituée, au moins en son extrémité active de contact, en un matériau à mémoire de forme conducteur, ladite partie mâle (20) ou femelle (10) étant conformée de façon à pouvoir s'adapter étroitement à la partie complémentaire femelle (10) ou mâle (20) dans un premier état de mémoire de forme et à pouvoir assurer le dégagement de ladite partie complémentaire femelle (10) ou mâle (20) dans un deuxième état de mémoire de forme.
2. Connecteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier état de mémoire de forme, lors duquel le contact électrique est assuré, est stable à la température ambiante.
3. Connecteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier état de mémoire de forme, lors duquel le contact électrique est assuré,est stable à basse température.
4. Connecteur électrique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite partie mâle (20) et ladite partie femelle (10) sont, d'une part, réciproquement conformées de façon à pouvoir s'adapter mutuellement à la partie complémentaire femelle (10) ou mâle (20) pour assurer le contact électrique dans un premier état de mémoire de forme, et d'autre part, de façon à pouvoir assurer le dégagement de ladite partie complémentaire femelle (10) ou mâle (20) dans un deuxième état de mémoire de forme, chacune des parties, mâle ou femelle, possédant dans lesdits premier et deuxième état de mémoire, des états de mémoire de forme complémentés.
5. Connecteur électrique selon l'une des revendications 1 à 4 précédentes, caractérisé en ce que ladite partie, mâle ou femelle, est constituée par un fût (90) destiné à recevoir au moins un câble conducteur, une partie active (91), solidaire du fût, constituant la partie mâle ou femelle, et destinée à assurer le contact sur la partie complémentaire femelle ou mâle correspondante.
6. Connecteur électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite partie active est constituée par un élément tubulaire ou cylindrique(100) présentant au moins, selon une de ses génératrices, une fente (101) s'étendant sur une partie de la lon- gueur de l'élément tubulaire (100) et délimitant sensiblement deux lames souples (102, 103) constituant ladite partie active.
7. Connecteur électrique selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte deux parties enfichables (1, 2), une première partie enfichable (2) étant constituée par une pluralité de parties mâles (20) réunies en un arrangement au moyen d'une plaquette support, la deuxième partie enfichable (1) étant constituée par une pluralité de parties femelles (10) réunies en un arrangement similaire au moyen d'une plaquette support (41).
8. Connecteur électrique selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque élément tubulaire ou cylindrique constituant les parties mâle et femelle respectivement ont des sections semblables complémentaires, lesdites fentes étant disposées symétriquement ou non par rapport à l'axe longitudinal de symétrie de chaque élément tubulaire.
9. Connecteur électrique selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'une des parties enfichables, constituant une partie enfichable mâle (2), est constituée par lesdites parties mâles (20) réunies en arrangement régulier, le plan diamétral passant par deux fentes de chaque élément tubulaire étantorienté selon une première direction (z), l'autre des parties enfichables, constituant une partie enfichable femelle (1), étant constituée par lesdites parties femelles (10) réunies en un même arrangement régulier, le plan diamétral passant par deux fentes de chaque élément tubulaire étant orienté selon une deuxième direction (y) perpendiculaire ou non à la première direction.
10. Connecteur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque partie, mâle ou femelle, est en totalité constituée en un matériau à mémoire de forme.
11. Connecteur selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que le fût (90) destiné à recevoir au moins un câble conducteur possède au moins un état de mémoire de forme, ledit fût étant conformé de façon à pouvoir s'adapter étroitement audit câble conducteur dans l'état de mémoire de forme précité afin d'assurer la liaison électrique avec ce dernier.
12. Connecteur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit matériau à mémoire de forme est choisi dans le groupe des composés nickel-titane, cuivre-zinc-aluminium,cuivre- aluminium-nickel, nickel-titane-fer, nickel-aluminium.
13. Connecteur électrique selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits matériaux sont utilisés sous forme de composé intermétallique ou sous forme alliée.
14. Connecteur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque partie mâle (20) ou femelle (10) comporte un revêtement protecteur conducteur.
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