EP0338938B1 - Elément de contact mâle pour connecteur électrique à faible force d'insertion - Google Patents

Elément de contact mâle pour connecteur électrique à faible force d'insertion Download PDF

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EP0338938B1
EP0338938B1 EP89401140A EP89401140A EP0338938B1 EP 0338938 B1 EP0338938 B1 EP 0338938B1 EP 89401140 A EP89401140 A EP 89401140A EP 89401140 A EP89401140 A EP 89401140A EP 0338938 B1 EP0338938 B1 EP 0338938B1
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EP
European Patent Office
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contact
contact element
ogival
longitudinal axis
generatrices
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EP89401140A
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EP0338938A1 (fr
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Armel Baldyrou
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Generale Pour L'industrie Electronique (sogie) SA Ste
Original Assignee
Generale Pour L'industrie Electronique (sogie) SA Ste
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/04—Pins or blades for co-operation with sockets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/16—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for manufacturing contact members, e.g. by punching and by bending

Definitions

  • the present invention relates to a male contact element for an electrical connector with low insertion force, of the type comprising a cylindrical pin part extending at its end by a tapered part ending in a nose with generators of constant radius.
  • Multicontact connectors are used in many fields, and in particular in the aeronautical field, which include an increasing number of contacts, certain connectors being able to have several hundred contacts.
  • the force required to couple a male connector element and a corresponding female connector element increases with the number of contacts as a result of the cumulative individual insertion forces required to engage each of the pin-shaped male contact elements in a corresponding female contact element in the form of an elastic socket.
  • the tapered part has a shape defined by surfaces of revolution generated around the longitudinal axis of the contact by ellipse equations.
  • the tapered part is frustoconical over most of its length, the rectilinear generatices of the frustoconical part connecting to those of the cylindrical part by a circular portion.
  • the male contact elements according to these prior documents all have, due to their structural characteristics, a relatively long tapered part length compared to the nominal diameter of the cylindrical part of the contact, this length being in all cases equal to at least twice the diameter of the cylindrical part of the contact.
  • Such a length is incompatible with certain specifications and standards such as DOD-C-83527.
  • the male contact elements have a nose of substantially hemispherical shape, all the generators in an arc defining the nose having a common center on the longitudinal axis of the contact.
  • the present invention proposes to produce a contact element, which, while having a length as regards its tapered part which is less than that of the contact elements of the prior art, is easy to machine and has a force d 'insertion of the same order, even lower.
  • the contact element according to the invention is essentially characterized in that the tapered part has a length L such that 1.80d ⁇ L ⁇ 1.96d, d being the nominal diameter of the cylindrical part of the contact element male, and has a first ogival surface of revolution around the longitudinal axis of contact, with generators of constant radius, R, such as 6.4d ⁇ R ⁇ at 7.9d, and a second ogival surface of revolution around l longitudinal axis of the contact constituting the nose of the contact, with generators of constant radius, r, such as 0.42d ⁇ r ⁇ to 0.52d, said first and second ogival surfaces tangentially connecting, and the first ogival surface tangentially connecting to said cylindrical part.
  • the contact according to the invention consists in its terminal part, in succession, of a cylindrical part and two ogival parts of revolution which allows a simplified machining, in particular at the level of the nose, insofar as the center of each generator in an arc is offset from the longitudinal axis of the contact.
  • this offset e is between approximately 0.08d and approximately 0.17d.
  • the geometrical place of the centers of the generatrices in an arc of a circle of the ogival surface forming the nose is a circle of radius e arranged in a plane orthogonal to the longitudinal axis of the contact.
  • the geometrical locus of the centers of the generatrices in an arc of a circle of the ogival surface extending the cylindrical part is a circle of radius R- d 2 located in the frontal end plane of the cylindrical pin part, orthogonal to the longitudinal axis of the contact.
  • the end of the contact element in the form of a flat surface orthogonal to the longitudinal axis of the contact, the diameter , p, of said surface being such that p ⁇ 0.20d.
  • the length of the contact is then reduced by a length ⁇ 1 ⁇ 0.06d.
  • the presence of this flat surface does not modify the functioning of the contact insofar as the first pressing of the tapered part of the contact in the socket constituting the complementary contact element takes place in an area located at a distance significantly greater than ⁇ 1 from the end of the contact.
  • the contact element according to the invention comprises at the end of its cylindrical pin part 1 a tapered part of length L consisting of two ogival surfaces of revolution around the longitudinal axis of the contact 2 and respectively 3, the surface 3 defining the nose of the contact.
  • the ogival surface 3 is defined by generators in an arc of a radius r, the generators illustrated being centered respectively in A1 and A2, the points A1 and A2 being arranged symmetrically with respect to the axis longitudinal of the contact at a distance e from it.
  • the first ogival surface 2 which extends from the end plane, passing through point B, of the cylindrical part 1 of diameter d is defined by generators of radius R, the radius R illustrated in the drawing being centered at a point 0 located in the plane orthogonal to the longitudinal axis of the contact and passing through point B.
  • generators of radius R the radius R illustrated in the drawing being centered at a point 0 located in the plane orthogonal to the longitudinal axis of the contact and passing through point B.
  • all the centers of the generators defining the ogival surface 2 are centered in this plane.
  • the generatrices of the ogival surface 3 end in C at the level of the longitudinal axis of the contact giving the nose a shell shape. These generatrices are connected tangentially at T to the generatrices defining the first ogival surface 2 of radius R.
  • a flat surface 4 which, according to an alternative embodiment, can constitute the end of the contact.
  • the male contact elements obtained according to the invention have, for the same nominal diameter d of the cylindrical part, a length, as regards the tapered part, less on average by 20% than the average length of the contacts produced according to the patents mentioned in the preamble, the insertion force measured for the same sockets being substantially of the same order and even in certain cases lower by the order of 7%.
  • the present invention can be implemented with all known materials used for current multiple contact connectors.
  • the invention can be implemented with all the appropriate machining techniques, in particular making it possible to obtain the surface conditions necessary for this type of application.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Description

  • La présente invention est relative à un élément de contact mâle pour connecteur électrique à faible force d'insertion, du type comportant une partie de broche cylindrique se prolongeant à son extrémité par une partie fuselée terminée par un nez à génératrices à rayon constant.
  • On utilise dans de nombreux domaines, et notamment dans le domaine aéronautique, des connecteurs multicontacts qui comportent un nombre de plus en plus élevé de contacts, certains connecteurs pouvant posséder plusieurs centaines de contacts.
  • La force nécessaire pour accoupler un élément de connecteur mâle et un élément de connecteur femelle correspondant augmente en fonction du nombre de contacts par suite du cumul des forces d'insertion individuelles nécessaires pour engager chacun des éléments de contact mâles, en forme de broche, dans un élément de contact femelle correspondant en forme de douille élastique.
  • Différentes formes pour de tels éléments de contact mâles ont été proposées dans le but de limiter la force d'insertion.
  • Des exemples de réalisation peuvent en être trouvés dans les brevets français FR-A 2 378 379 et FR-A 2 450 510.
  • Dans le premier de ces documents la partie fuselée présente une forme définie par des surfaces de révolution générées autour de l'axe longitudinal du contact par des équations d'ellipse.
  • Dans le second document cité, la partie fuselée est tronconique sur la majeure partie de sa longueur, les génératices rectilignes de la partie tronconique se raccordant à celles de la partie cylindrique par une portion circulaire.
  • Les éléments de contact mâles selon ces documents antérieurs présentent tous, du fait de leurs caractéristiques de structure, une longueur de partie fuselée relativement importante par rapport au diamètre nominal de la partie cylindrique du contact, cette longueur étant dans tous les cas égale à au moins deux fois le diamètre de la partie cylindrique du contact.
  • Une telle longueur est incompatible avec certaines spécifications et normes telles que la norme DOD-C-83527.
  • De plus, les éléments de contact mâles, selon les documents antérieurs mentionnés, présentent un nez de forme sensiblement hémisphérique, toutes les génératrices en arc de cercle définissant le nez ayant un centre commun sur l'axe longitudinal du contact.
  • L'expérience montre qu'une telle condition est particulièrement difficile à mettre en oeuvre dans le cadre des techniques d'usinage utilisées.
  • La présente invention se propose de réaliser un élément de contact, qui, tout en présentant une longueur en ce qui concerne sa partie fuselée qui est inférieure à celle des éléments de contact de l'art antérieur, soit facile à usiner et présente une force d'insertion du même ordre, voire inférieure.
  • L'élément de contact selon l'invention se caractérisé essentiellement par le fait que la partie fuselée présente une longueur L telle que 1,80d ≦ L ≦ 1,96d, d étant le diamètre nominal de la partie cylindrique de l'élément de contact mâle, et présente une première surface ogivale de révolution autour de l'axe longitudinal du contact, à génératrices à rayon constant, R, tel que 6,4d ≦ R ≦ à 7,9d, et une seconde surface ogivale de révolution autour de l'axe longitudinal du contact constituant le nez du contact, à génératrices à rayon constant, r, tel que 0,42d ≦ r ≦ à 0,52d, lesdites première et seconde surfaces ogivales se raccordant tangentiellement, et la première surface ogivale se raccordant tangentiellement à ladite partie cylindrique.
  • Ainsi le contact selon l'invention est constitué dans sa partie terminale, en succession, d'une partie cylindrique et de deux parties ogivales de révolution ce qui permet un usinage simplifié, notamment au niveau du nez, dans la mesure où le centre de chaque génératrice en arc de cercle est décalé par rapport à l'axe longitudinal du contact.
  • Avantageusement, la valeur de ce décalage e est comprise entre environ 0,08d et environ 0,17d.
  • Le lieu géométrique des centres des génératrices en arc de cercle de la surface ogivale formant le nez est un cercle de rayon e disposé dans un plan orthogonal à l'axe longitudinal du contact.
  • De même, le lieu géométrique des centres des génératrices en arc de cercle de la surface ogivale prolongeant la partie cylindrique est un cercle de rayon R- d 2
    Figure imgb0001
     situé dans le plan frontal d'extrémité de la partie de broche cylindrique, orthogonal à l'axe longitudinal du contact.
  • De manière à faciliter l'usinage il est possible, selon une caractéristique particulière de l'invention, de réaliser l'extrémité de l'élément de contact sous la forme d'une surface plane orthogonale à l'axe longitudinal du contact, le diamètre ,p, de ladite surface étant tel que p ≦ 0,20d. La longueur du contact est alors diminuée d'une longueurΔ1 ≦ 0,06d. La présence de cette surface plane ne modifie pas le fonctionement du contact dans la mesure où le premier appui de la partie fuselée du contact dans la douille constituant l'élément de contact complémentaire s'effectue dans une zone située à une distance notablement supérieure à Δ1 de l'extrémité du contact.
  • Un exemple de mise en oeuvre de l'invention est illustré dans le dessin annexé dans lequel la figure unique est une vue schématique de la partie d'extrémité d'un élément de contact mâle selon l'invention.
  • L'élément de contact selon l'invention comporte à l'extrémité de sa partie de broche cylindrique 1 une partie fuselée de longueur L constituée de deux surfaces ogivales de révolution autour de l'axe longitudinal du contact 2 et respectivement 3, la surface 3 définissant le nez du contact.
  • Comme on le voit sur la figure, la surface ogivale 3 est définie par des génératrices en arc de cercle de rayon r, les génératrices illustrées étant centrées respectivement en A₁ et A₂, les points A₁ et A₂ étant disposés symétriquement par rapport à l'axe longitudinal du contact à une distance e de celui-ci.
  • La première surface ogivale 2 qui s'étend depuis le plan d'extrémité, passant par le point B, de la partie cylindrique 1 de diamètre d est définie par des génératrices de rayon R, le rayon R illustré sur le dessin étant centré en un point 0 situé dans le plan orthogonal à l'axe longitudinal du contact et passant par le point B. Bien entendu tous les centres des génératrices définissant la surface ogivale 2 sont centrés dans ce plan.
  • Comme on le voit sur le dessin, les génératrices de la surface ogivale 3 se terminent en C au niveau de l'axe longitudinal du contact conférant au nez une forme en obus. Ces génératrices se raccordent tangentiellement en T aux génératrices définissant la première surface ogivale 2 de rayon R.
  • On a illustré en trait interrompu une surface plane 4 qui selon une variante de réalisation peut constituer l'extrémité du contact.
  • Les éléments de contact mâles obtenus selon l'invention présentent, pour un même diamètre nominal d de la partie cylindrique, une longueur, en ce qui concerne la partie fuselée, inférieure en moyenne de 20% à la longueur moyenne des contacts réalisés selon les brevets mentionnés en préambule, la force d'insertion mesurée pour les mêmes douilles étant sensiblement du même ordre et même dans certains cas inférieure de l'ordre de 7%.
  • La présente invention peut être mise en oeuvre avec tous les matériaux connus et utilisés pour des connecteurs à contacts multiples actuels. De plus l'invention peut être mise en oeuvre avec toutes les techniques d'usinage appropriées permettant notamment d'obtenir les états de surface nécessaires à ce type d'application.

Claims (2)

  1. Elément de contact mâle pour connecteur électrique à faible force d'insertion du type comportant une partie de broche cylindrique se prolongeant à son extrémité par une partie fuselée terminée par un nez à génératrices à rayon constant, caractérisé par le fait que la partie fuselée (2,3) présente une longueur L telle que 1,80d ≦ L ≦ 1,96d, d étant le diamètre nominal de la partie cylindrique (1) de l'élément de contact mâle, et présente une première surface ogivale (2) de révolution autour de l'axe longitudinal du contact, à génératrices à rayon constant, R, tel que 6,4d ≦ R ≦ 7,9d, la première surface ogivale (2) se raccordant tangentiellement à la partie cylindrique (1), et une seconde surface ogivale (3) de révolution autour de l'axe longitudinal du contact, constituant le nez du contact, à génératrices à rayon constant, r, tel que 0,42d ≦ r ≦ 0,52d, lesdites première et seconde surfaces ogivales (2,3) se raccordant tangentiellement (T).
  2. Elément de contact mâle selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le centre (A₁,A₂) des génératrices en arc de cercle de ladite seconde surface ogivale (3), constituant le nez du contact, est décalée d'une valeur e, de préférence comprise entre environ 0,08d et environ 0,17d, par rapport à l'axe longitudinal du contact.
EP89401140A 1988-04-22 1989-04-21 Elément de contact mâle pour connecteur électrique à faible force d'insertion Expired - Lifetime EP0338938B1 (fr)

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EP0338938A1 EP0338938A1 (fr) 1989-10-25
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