FR2722617A1 - Contacts electriques a ressort plein pour des connecteurs et des sondes electriques - Google Patents
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Abstract
Connecteur électrique à ressort plein (30) comprenant un barreau métallique allongé (40) ayant une surface transversale suffisante pour transporter un courant électrique élevé.Le barreau (40) est à l'intérieur d'un manchon (38); il a deux sections de borne (44, 48) dépassant des extrémités opposées du manchon et une section de ressort (42) entre ces deux sections de borne. La section (42) est formée par des fentes étroites, parallèles et espacées axialement les unes des autres; ces fentes s'ouvrent alternativement sur deux côtés opposés du barreau ; leur profondeur est au moins 80% du diamètre du barreau. Les parties pleines entre les fentes forment l'équivalent de minces poutres, qui se rapprochent les unes des autres lorsque le connecteur est soumis à une force s'exerXant axialement sur lui.Une autre réalisation se présente sous forme de plaques métalliques minces, fendues de même avec des fentes s'ouvrant en alternance sur un bord de la plaque et sur l'autre bord; elle est prévue pour se monter sur des plaquettes de circuit imprimé.
Description
Contacts électriques à ressort Dlein pour des connecteurs et des sondes
électriques Cette invention concerne des connecteurs électriques et plus particulièrement des contacts à ressort utilisés dans des connecteurs dans lesquels chaque contact à ressort est une pièce monobloc ou un barreau de métal avec une section de
ressort formée d'un seul tenant entre les bornes du contact.
Le contact à ressort évite la nécessité d'avoir un ressort de compression et un plongeur séparés couramment utilisés dans
les contacts ou sondes à ressort.
Les broches de contact élastiques des connecteurs électriques comportent souvent un plongeur guidé linéairement dans une fente avec un ressort de compression séparé pour produire un trajet assujetti au ressort du plongeur dans la fente. Des sondes à ressort pour des montages d'essais électriques comportent également un tel plongeur et un tel ressort séparés contenus dans un manchon extérieur destinés à contrôler la continuité électrique entre des points de test de circuits, par exemple sur une plaquette de circuit imprimé. Le Brevet US 4 773 877 de KrUger et coll. décrit un contacteur pour un appareil d'essai électronique, dans lequel le contacteur comprend une broche de contact élastique d'une seule pièce ayant un plongeur guidé à une extrémité et une section de ressort à l'autre extrémité. La section de plongeur et la section de ressort sont reliées d'un seul tenant et formées à partir d'une pièce de tôle métallique commune. La forme particulière du contacteur représenté dans le Brevet de KrUger ne serait pas utilisable en tant que connecteur électrique pour transporter des charges de courant élevé soumises à des alternances constantes. Le contacteur de KrUger ne serait pas non plus utilisable pour des contacts à ressort à haute densité dans un connecteur miniaturisé adapté pour être monté sur une plaquette de circuit imprimé et
également soumis à des alternances constantes.
La présente invention élimine les inconvénients du contacteur de Kr ger en procurant un connecteur électrique conformable en métal plein pour transporter un courant élevé et, dans une autre forme de l'invention, en procurant des contacts
conformables en métal plein pour plusieurs formes de connec-
teurs miniaturisés adaptés pour être montés sur des plaquet-
tes de circuit imprimé.
Un connecteur électrique antérieur pour courant élevé, couramment utilisé, par exemple, dans des voitures de métro, comprend un plongeur mobile assujetti à un ressort de compression contenu dans un manchon extérieur. Le plongeur a un trou transversal percé qui reçoit une tresse de cuivre s'étendant le long des côtés opposés du plongeur et à travers le trou transversal. Les extrémités de la tresse sont brasées sur le manchon. La tresse est utilisée pour transporter le courant élevé indépendamment du ressort. Ce connecteur présente de nombreux inconvénients, y compris son coût élevé en pièces et en montage. En outre, le ressort peut se
déformer de façon permanente du fait des alternances auxquel-
les il est soumis en utilisation, et la tresse est soumise à
une usure par fatigue pendant l'utilisation.
En bref, une réalisation de l'invention comprend un connec-
teur électrique à ressort plein, qui comprend un barreau métallique allongé ayant en section transversale une surface suffisante pour transporter des charges de courant électrique élevé. Le barreau est contenu à l'intérieur d'un manchon, les bornes du barreau se projetant des extrémités opposées du manchon. Le barreau est une pièce monobloc, qui comprend une section de ressort s'étendant sur la plus grande partie de la longueur du barreau. La section de ressort est formée par des fentes axialement espacées, parallèles, linéaires et à profil étroit ayant une largeur sensiblement uniforme avec des extrémités ouvertes alternées regardant en direction des côtés opposés du barreau progressivement le long de sa longueur. Chaque fente s'étend en travers d'une portion principale du diamètre du barreau, formant ainsi une section de ressort élastique dans laquelle le métal entre les fentes adjacentes forme l'équivalent de longues poutres flexibles étroites qui se compriment sous une force axiale autour de points de pivotement alternés espacés axialement sur la longueur du contact. Cette forme de l'invention est utile en tant que connecteur électrique capable de transporter un courant élevé et soumis à des alternances constantes en utilisation. Dans cette réalisation, le profil étroit des poutres est formé par la fente adjacente à la poutre qui a une profondeur radiale notablement supérieure à l'épaisseur des poutres sur des côtés opposés de la fente de telle sorte que les poutres fléchissent individuellement selon de petits angles autour de leurs points de pivotement respectifs alternant en position le long de la longueur de la section de ressort lorsque cette dernière est comprimée par la force axiale. La profondeur transversale de la fente est au moins environ 80% du diamètre
de la section de ressort.
Le rapport de l'épaisseur de la poutre à la longueur de la
poutre est inférieur à 10%.
Dans une autre réalisation de l'invention, les connecteurs électriques adaptés pour être montés sur des plaquettes de circuits imprimés comprennent une multiplicité de contacts à
ressort disposés en une rangée sur la longueur du connecteur.
Chaque contact à ressort comprend une ou plusieurs minces plaques métalliques planes, avec une section de ressort s'étendant sur la plus grande partie de la longueur de chaque plaque métallique. Les contacts à ressort sont espacés les uns des autres par des blocs isolants intercalés entre les contacts. La section de ressort de chaque plaque métallique plane comprend de longues fentes parallèles étroites qui s'ouvrent alternativement en direction des côtés opposés de la plaque métallique. Une forme multicouche de chaque contact comprend des plaques métalliques fendues se recouvrant
disposées face à face avec les ouvertures des fentes corres-
pondantes dans les plaques adjacentes regardant dans des directions alternées pour contrôler la réponse en haute fréquence. La forme multicouche de chaque contact procure une souplesse indépendante séparée de chaque plaque de contact dans le contact multicouche. Ceci renforce le contact électrique entre le connecteur et les bornes coopérant avec
les contacts.
Les éléments de contact disposés face à face ont les fentes des sections de ressort inversées comme une image dans un miroir pour réduire ces effets haute fréquence. L'élément de contact conformable a une longueur et une surface en section transversale suffisantes pour conduire un courant électrique
élevé d'au moins 10 ampères à travers la longueur de l'élé-
ment de contact.
Dans une réalisation, le connecteur électrique destiné à faire un contact électrique conformable entre deux bornes électriques extérieures a au moins un ensemble de contact conformable guidé pour se déplacer linéairement dans un boîtier de connecteur, l'ensemble de contact conformable comprenant une multiplicité de plaques de contact monoblocs séparées en un matériau conducteur de l'électricité ayant des sections de borne aux extrémités opposées adaptées pour être en contact avec les bornes électriques extérieures, et une section de ressort conformable monobloc avec ces sections de borne et s'étendant entre elles, la section de ressort conformable de chaque plaque de contact ayant de longues
fentes étroites généralement parallèles s'ouvrant alternati-
vement en direction des côtés opposés de la section de ressort pour former une série de longues poutres à profil étroit de matériau électriquement conducteur qui fléchissent individuellement de façon que la section de ressort puisse se comprimer axialement sous une force axiale appliquée sur au moins l'une des sections de borne, les plaques de contact de l'ensemble de contact étant disposées face à face de façon à glisser axialement avec une souplesse individuelle lorsque l'une ou les deux sections de borne reçoivent cette force
axiale appliquée.
Le connecteur peut être un connecteur monté en surface.
Dans une autre réalisation, le connecteur est adapté pour être utilisé comme connecteur de bord pour une plaquette de circuit imprimé; dans ce cas, le connecteur a un intervalle qui reçoit le bord de la plaquette de circuit et dans lequel l'un des ensembles de contact est rappelé par ressort en direction du haut de l'intervalle et un deuxième ensemble de contact est rappelé par ressort en direction du bas de l'intervalle de telle sorte que les sections de ressort des deux ensembles de contact à ressort exercent une pression de
ressort sur les faces opposées de la plaquette de circuit.
Les plaques de contact de l'ensemble de contact ont les ouvertures fendues des sections de ressort inversées en
contact face à face.
Ces aspects de l'invention, ainsi que d'autres, apparaîtront
plus clairement à la lumière de la description détaillée
suivante, en liaison avec le dessin joint sur lequel: - la figure 1 est un schéma illustrant l'utilisation d'un connecteur conformable capable d'un courant élevé selon cette invention pour coupler entre eux des circuits électriques raccordés à un bus de courant électrique dans des voitures de métro; - la figure 2 est une vue en perspective éclatée illustrant des composants du connecteur à courant élevé; - la figure 3 est une vue en perspective, partiellement arrachée, montrant une forme assemblée du connecteur de la figure 2; - la figure 4 est une vue en perspective illustrant une autre forme de l'invention, dans laquelle des plaques de contact à ressort conformables en métal plein forment des contacts multicouches dans un connecteur électrique adapté pour être monté sur des trous traversants dans une plaquette de circuit imprime; - la figure 5 est une vue en perspective partielle à plus grande échelle montrant des détails du connecteur représenté sur la figure 4; - la figure 6 est une vue en élévation latérale illustrant un
contact multicouche utilisé dans le connecteur de la figu-
re 4; - la figure 7 est une vue en élévation latérale prise sur la ligne 7-7 de la figure 6; - la figure 8 est une vue en coupe transversale du connecteur représenté sur la figure 4; - la figure 9 est une vue en plan de dessus prise sur la ligne 9-9 de la figure 8; - la figure 10 est une vue en coupe transversale prise sur la ligne 10-10 de la figure 8; - les figures 11 à 13 sont des vues en élévation montrant différentes réalisations des contacts multicouches séparés utilisés dans le connecteur de la figure 8; - la figure 14 est une vue en coupe transversale montrant une autre forme de l'invention, dans laquelle les contacts à ressort plein sont utilisés dans un connecteur monté en surface; - la figure 15 est une vue en plan de dessus prise sur la ligne 15-15 de la figure 14; - la figure 16 est une vue en coupe transversale prise sur la ligne 16-16 de la figure 14; - les figures 17 et 18 sont des vues en élévation séparées montrant les deux réalisations différentes des contacts électriques utilisés dans le connecteur de la figure 14; - la figure 19 est une autre réalisation de l'invention montrant l'utilisation des contacts à ressort plein dans un connecteur de bord pour une plaquette de circuit imprimé; la figure 20 est une vue en coupe transversale prise sur la ligne 20-20 de la figure 19; et - les figures 21 à 24 sont des vues en élévation montrant les différentes réalisations des plaques de contact utilisées
dans le connecteur de bord de la figure 19.
On se reporte maintenant au dessin, sur lequel les figures 1 à 3 illustrent une réalisation de l'invention, qui comprend un connecteur électrique conformable 30 utilisé pour des applications de transport d'un courant électrique élevé. La figure 1 illustre un exemple d'une utilisation du connecteur en tant que connecteur pour un bus électrique pour des voitures de métro. La figure 1 illustre schématiquement deux voitures de métro 32 raccordées entre elles de la manière habituelle. Chaque voiture contient un bus électrique séparé 34 qui fournit un courant électrique pour toute une variété de fonctions, telles que le fonctionnement du moteur, des lumières, des systèmes de freinage et l'analogue. Les circuits de commande électriques qui reçoivent le courant du bus 34 sont raccordés par les connecteurs conformables 30, qui se joignent ensemble automatiquement lorsque les voitures de métro sont raccordées l'une à l'autre. Des bornes 36 sur les circuits électriques raccordés au bus 34 viennent de force en contact par la souplesse des connecteurs 30 pour assurer un contact électrique et mécanique continu avec les bornes. Les charges de courant électrique élevé qui passent continuellement d'une voiture à la suivante sont transportées
par les connecteurs conformables intermédiaires 30.
Les figures 2 et 3 illustrent la réalisation détaillée du connecteur capable d'un courant élevé 30, qui comprend un
ensemble comprenant un manchon extérieur tubulaire cylindri-
que allongé 38 fait en un matériau conducteur de l'électrici-
té, et un élément de contact électrique monobloc en métal plein 40 contenu à l'intérieur du manchon. L'élément de contact 40 a une section de ressort en métal plein 42 s'étendant sur la plus grande partie de la longueur de l'élément de contact. Des bornes s'étendant axialement, d'un seul tenant avec les extrémités opposées de l'élément de
contact, se projettent des extrémités opposées du manchon.
Les bornes comportent une borne de petit diamètre 44 à une extrémité, qui est d'un seul tenant avec une collerette 46 coopérant avec la paroi terminale extérieure du manchon. Une borne ou section de plongeur de plus grand diamètre 48, située à l'extrémité opposée de l'élément de contact, a un diamètre semblable au diamètre de la section de ressort 42 de l'élément de contact. Une surface de contact en métal dur est procurée par un capuchon séparé 50 joint à la borne de plus grand diamètre 48. En utilisation, la section de ressort 42 se conforme axialement et se déplace dans le manchon en direction de la borne 44 sous l'action de la pression axiale s'exerçant sur la surface de contact 50. L'élément de contact monobloc plein procure à la fois la souplesse mécanique et le trajet de contact électrique continu entre les bornes des circuits électriques extérieurs lorsque ces bornes sont poussées axialement contre les bornes de l'élément de contact conformable. L'élément de contact 40 est de préférence formé dans un barreau métallique plein ayant en section transversale une
forme sensiblement uniforme. La section transversale circu-
laire représentée sur le dessin est préférable, bien qu'on puisse également utiliser une section transversale carrée pour les buts de cette invention. Le barreau métallique plein a, en section transversale, une surface suffisante pour permettre le transport d'un courant élevé et ses dimensions préférées sont décrites ci-après. La section de ressort 42 est de préférence formée par des traits de scie alternés qui forment des fentes 52 s'étendant linéairement en travers de la plus grande partie du diamètre du barreau métallique. Les traits de scie sont dirigés perpendiculairement vers l'axe central du barreau, depuis deux côtés de celui-ci. Les fentes ont des ouvertures cui alternent d'un côté à l'autre sur la longueur de l'élément de contact. Les fentes sont minces, à profil étroit, de diamètre uniforme et parallèles l'une à l'autre progressivement sur la plus grande partie de la longueur de l'élément de contact. Une courte section non entaillée 54 est laissée vers l'intérieur de la collerette 46 à une extrémité de l'élément de contact. La borne ou section
de plongeur 48 à l'extrémité opposée est laissée non entail-
lée sur environ 15 à 20% de la longueur de l'élément de contact, et cette section de borne correspond au diamètre
intérieur du manchon extérieur.
Les sections de métal plein de l'élément de contact qui sont laissées entre les fentes 52 procurent l'équivalent de longues poutres étroites parallèles 53 dont chacune fléchit d'un petit angle séparé au niveau des bases ou points de pivotement séparés qui sont alternativement espacés les uns des autres sur les côtés opposés de l'élément de contact à ressort. Ceci procure une bonne souplesse de ressort dans la direction axiale pour procurer un trajet continu de transport d'un courant élevé pour transmettre le courant électrique à
travers le connecteur d'une borne à l'autre.
Les étroits profils des poutres et les fentes sur les côtés opposés des poutres sont formés par la profondeur radiale de la fente (la distance de l'axe central de la section de ressort à l'extrémité fermée de la fente étant notablement plus longue que l'épaisseur des poutres sur les côtés opposés
de la fente).
Dans une réalisation du connecteur capable d'un courant élevé, le diamètre du barreau cylindrique est environ 10,5 nmm et la longueur du barreau est environ 66,0 mm. Les fentes et
les poutres ont chacune une dimension et une forme uniformes.
La largeur de chaque fente est environ 0,635 mm et les fentes ont un espacement entre centres de 2,29 mm le long de chaque côté du corps du connecteur, soit 1,145 mm entre des fentes adjacentes. La largeur de chaque poutre est donc environ 0,51 mm. La profondeur de chaque fente est environ 9,525 mm,
c'est-à-dire environ 90% du diamètre de l'élément de contact.
io0 La profondeur préférée est supérieure à environ 80% du
diamètre, tout en étant suffisante pour maintenir la sou-
plesse et conserver la capacité de transport d'un courant élevé de l'élément de contact. Le matériau dont est fait l'élément de contact est le cuivre béryllium, le matériau préféré étant l'alliage III de Brush Wellman. La surface de contact 50 de la borne est de préférence faite en un capuchon d'argent/oxyde de cadmium, avec une tige filetée qui se visse dans un trou taraudé (non représenté) dans le corps du connecteur. A l'extrémité opposée du connecteur, la borne 44 peut être filetée extérieurement et pressée sur l'extrémité
du corps du contact à ressort.
La forme de profil étroit et le faible espacement des poutres qui forment la section de ressort de l'élément de contact
sont critiques dans le fonctionnement du contact à ressort.
Le rapport de la largeur de chaque poutre (mesurée entre deux fentes adjacentes) et de la longueur de chaque poutre (mesurée par la profondeur de la fente) est de préférence inférieur à environ 10%, de préférence inférieur à environ 8%; dans la réalisation représentée, le rapport est environ %. Ceci produit l'équivalent de longues poutres étroites avec leurs points de pivotement déportés d'un côté sur l'autre sur la longueur de l'élément de contact en métal plein. Le faible profil et le faible espacement produisent de longues poutres étroites qui fléchissent chacune d'un petit angle lorsque la section de ressort est comprimée. Il en résulte que, dans une utilisation dans laquelle des forces de contact élevées sont appliquées sur l'élément de contact en provenance du couplage constant aux bornes extérieures qui appliquent ces forces, les petits angles de fléchissement des poutres réduisent la fatigue qui pourrait autrement être produite dans le cas de poutres plus courtes et plus larges avec un plus grand espacement, comme dans le contacteur
représenté dans le Brevet 4 773 877 de KrUger.
Le connecteur électrique décrit ci-dessus est utile dans des applications exigeant une capacité de transport d'un courant élevé d'au moins environ 10 ampères continus dans l'état comprimé du ressort. Dans une réalisation, le connecteur est utilisé pour des voitures de métro, qui nécessitent une charge de courant de 30 ampères continus en service et de 90 à 120 ampères en pointe pendant au moins une demi-heure sous une force appliquée d'au moins 3 kg. Dans un essai expérimen- tal, le connecteur procurait avec succès un débit de courant élevé de 30 ampères continus à 42 C et de 100 ampères en pointe pendant 30 mn à la même température avec des forces
d'essai supérieures à environ 3 kg.
Les figures 4 à 24 illustrent une autre forme de l'invention comprenant des connecteurs électriques miniaturisés dans lesquels les contacts du connecteur sont faits en éléments de contact conformables en métal plein monobloc, c'est-à-dire que les bornes d'entrée et de sortie de l'élément de contact sont reliées d'un seul tenant par une section de ressort en métal plein qui procure la souplesse nécessaire et la fonction de transport d'un courant électrique de l'élément de contact. Les figures 4 à 7 illustrent une réalisation d'un connecteur
électrique 60 adapté pour être monté dans des trous traver-
sants dans une plaquette de circuit imprimé. En se reportant aux figures 4 et 5, le connecteur comprend un bloc plein 62 fait en un matériau plastique électriquement isolant. Le bloc a des trous de montage 64 au niveau des extrémités opposées pour permettre le montage du connecteur sur une plaquette de circuit imprimé. Une longue ouverture analogue à une étroite fente linéaire 66 s'étend à travers la profondeur du bloc depuis le haut jusqu'en bas de telle sorte que l'ouverture fendue regarde des deux côtés du bloc du connecteur. Des contacts électriques multicouches séparés 68 également désignés sous le terme "ensembles de contact", sont alignés dans la fente. Les contacts sont espacés et électriquement isolés les uns des autres par des blocs intermédiaires 70 d'un matériau plastique électriquement isolant. Les contacts 68 s'étendent ainsi verticalement et sont uniformément espacés les uns des autres sur la longueur de l'ouverture fendue 66. Des bornes supérieures 74 des contacts sont espacées les unes des autres en une rangée le long du haut du connecteur et des bornes inférieures 76 des contacts sont également espacées les unes des autres en une rangée et se
projettent du bas du connecteur.
La figure 5 illustre les contacts multicouches 68, dont chacun est formé en superposant une multiplicité de plaques de contact conformables en métal mince 72, que l'on voit mieux sur les figures 6 et 7. Chaque plaque de contact a une borne supérieure à profil étroit 74 à une extrémité, une borne inférieure à profil étroit séparée 76 à l'extrémité opposée, et une section de ressort sensiblement rectangulaire 77 formée d'un seul tenant entre les bornes. Les figures illustrent des contacts 68 à trois couches dans lesquels chaque contact comprend trois plaques de contact métalliques minces superposées séparées 72, qui sont en contact face contre face d'une extrémité de la plaque de contact à l'autre. Bien que le nombre de plaques de contact dans un contact électrique donné peut varier, et que le nombre préféré de plaques dans un contact donné est compris entre deux et cinq, on peut utiliser davantage de plaques et en fait on pense que, dans certains cas, une seule plaque serait suffisante. La réalisation présentement préférée est le contact à trois couches illustré, représenté dans les dessins
des diverses réalisations pour des raisons de simplicité.
La section de ressort 77 de chaque plaque de contact 72 comprend une multiplicité de longues fentes linéaires étroites 78 de largeur et d'écartement uniformes, s'étendant parallèles l'une à l'autre sur la longueur du rectangle, perpendiculairement aux bords extérieurs du rectangle. Les ouvertures des fentes alternent d'un côté du rectangle à l'autre progressivement sur la longueur de la plaque. Ainsi, dans la réalisation représentée sur la figure 6, des fentes alternées 78 ont des extrémités ouvertes 78a regardant vers un bord vertical 80 de la plaque et les fentes intermédiaires ont des extrémités ouvertes 78b regardant vers un bord vertical opposé 82 de la plaque, lequel est parallèle au bord vertical 80. Les fentes alternées s'étendent sur la plus grande partie de la longueur de la section rectangulaire 77
de la plaque de contact.
Les contacts multicouches sont de préférence formés en superposant face contre face trois plaques de contact 72, mais en inversant la position de la plaque centrale dans l'empilage de telle sorte que les ouvertures correspondantes des fentes regardent vers un bord des première et troisième plaques et sont fermées dans la plaque centrale le long du même bord, tandis que, sur le côté opposé de l'empilage, les fentes correspondantes qui s'ouvrent vers le bord de la plaque centrale sont fermées dans les première et troisième plaques superposées. Cette disposition alternée, que l'on
voit mieux sur la figure 6, produit ainsi un trajet conduc-
teur ondulant ou sinueux à travers le métal (les poutres considérées précédemment) dans chaque plaque, et ces trajets
conducteurs sinueux ont une configuration alignée correspon-
dante dans les première et troisième plaques, mais sont décalés dans la plaque médiane de l'empilage. En utilisation, les sections de ressort rectangulaires des faces superposées des plaques de contact sont libres de glisser l'une sur l'autre et se déplacent indépendamment l'une par rapport à l'autre, du fait que les plaques se recouvrant ne sont pas physiquement jointes l'une à l'autre dans chaque contact
multicouche.
Le modèle de la plaque médiane dans l'empilage diffère de celui des première et troisième plaques en ce que la borne inférieure 76 est décalée sur un côté de la plaque médiane par comparaison avec le décalage de la borne 76 dans les première et troisième plaques de telle sorte que, lorsque la section de ressort de la plaque centrale est inversée par rapport aux première et troisième plaques, les trois bornes inférieures 76 sont alignées pour former une seule borne
multicouche représentée sur la figure 6. Les bornes supérieu-
res 74 ont des bords supérieurs crénelés pour procurer un bon contact avec une borne extérieure avec laquelle le contact
coopère en utilisation.
En réponse à une force de contact appliquée sur la borne supérieure 74, la section de ressort de chaque rectangle est élastiquement comprimée du fait des ouvertures fendues alternées s'étendant sur la longueur de la section de ressort de chaque plaque de contact. Les trois plaques de contact dans chaque contact multicouche peuvent ainsi glisser librement et procurer une souplesse indépendante lorsqu'elles glissent face contre face l'une par rapport à l'autre. Ceci augmente le contact physique entre l'ensemble de contact et la borne extérieure à laquelle il est raccordé. Les contacts multicouches sont chacun maintenus en place dans l'ouverture fendue du bloc par les blocs isolants intermédiaires 70 et
par un couvercle séparé (non représenté), ou par un position-
neur interne (non représenté), pour confiner les plaques de contact de chaque ensemble de contact dans le bloc du
connecteur, tout en permettant leur souplesse indépendante.
Les trajets conducteurs sinueux (symétriques dans un miroir) décalés alternés formés par des plaques de contact adjacentes dans un contact donné sont prévus pour annuler ou tout au moins réduire les effets des hautes fréquences. On pense que les trajets conducteurs alternés procurés par le basculement des plaques conductrices adjacentes l'une par rapport àl'autre empêchent l'ensemble de contact d'agir comme un
enroulement et améliorent ainsi la réponse en haute fréquen-
ce. La section de ressort rectangulaire des plaques de contact 72 est formée d'une manière semblable aux connecteurs pour courant élevé représentés sur les figures 2 et 3, en ce sens que les zones fendues séparées ont un profil étroit, un diamètre uniforme et s'étendent à travers la plus grande partie de la largeur de la section rectangulaire de la plaque du connecteur. Les sections de métal pleines de chaque plaque de contact qui sont laissées entre les fentes procurent l'équivalent de longues poutres étroites parallèles 83, dont chacune fléchit d'un petit angle séparé au niveau des bases ou points de pivotement séparés qui sont alternativement espacés les uns des autres Le long des côtés opposés de la
plaque de contact.
Les profils étroits des poutres 83 et des fentes 78 sur les côtés opposés des poutres sont formés par la profondeur radiale (distance D sur la figure 6) de la fente (distance de l'axe central de la section de ressort à l'extrémité fermée de la fente) qui est notablement plus longue que l'épaisseur des poutres (distance B sur la figure 6) sur les côtés
opposés de la fente. Cette profondeur radiale est de préfé-
rence au moins deux à trois fois l'épaisseur de la poutre et, dans une réalisation, cette profondeur radiale est supérieure à environ cina fois l'épaisseur de la poutre. Dans une réalisation préférée représentée sur la figure 6, chaque plaque de contact a une épaisseur d'environ 0,127 mm, la largeur de chaque ouverture fendue est environ 0, 254 mm, la largeur de chaque poutre est environ 0,254 mm, la longueur de chaque fente est environ 4,572 mm, la largeur totale de la section rectangulaire est environ 5,334 mm et sa hauteur est environ 9,144 mm. Ainsi, chaque poutre peut être considérée comme ayant une longueur efficace d'environ 4,572 mm. Le
rapport de la largeur de la poutre à sa longueur est infé-
rieur à environ 10% et, dans la réalisation représentée, ce rapport est environ 6%. Le matériau préféré pour la plaque de
contact est le cuivre béryllium.
La technique préférée pour former les fentes dans les plaques
de contact est l'attaque chimique.
Les figures 9 à 13 sont d'autres illustrations du connecteur électrique 60 représenté sur les figures 4 à 7. Le connecteur est représenté dans son état assemblé, ayant les contacts multicouches 68 espacés les uns des autres sur la longueur de
l'intérieur fendu 66 du bloc de connecteur 62. Ces illustra-
tions montrent également les bornes inférieures 76 qui se
projettent vers le bas du bas du bloc du connecteur, lesquel-
les sont adaptées pour être montées dans des trous traver-
sants d'une plaquette de circuit imprimé 84. De préférence, les bornes inférieures 76 de contacts adjacents 68 sont décalées latéralement en travers de la largeur du bloc du
connecteur 62, comme on le voit mieux sur la figure 10.
Ainsi, dans un contact multicouche 68, les bornes inférieures 76 peuvent être décalées vers la gauche des plaques de contact se recouvrant, les bornes inférieures 86 du contact adjacent peuvent être décalées vers la droite des plaques de contact se recouvrant, et les bornes inférieures 88 des plaques de contact du contact suivant dans la série sont centrées. Ces trois formes de plaques de contact 72, 72a et
72b sont représentées respectivement sur les figures 11 à 13.
Les figures 15 à 18 montrent une autre forme de l'invention, qui comprend un connecteur miniaturisé de montage en surface
90. Dans cette réalisation, il existe des contacts multicou-
ches 92 espacés axialement les uns des autres sur une zone ouverte fendue 94 à l'intérieur du boîtier extérieur. Des blocs isolants séparés 93 sont espacés entre les contacts multicouches adjacents 92. Les contacts 92 ont des branches
de borne de montage en surface 94 se projetant alternative-
ment d'un côté du boitier de connecteur et des branches de borne de montage en surface séparées 96 se projetant en alternance de contacts intermédiaires décalés de l'autre côté du boîtier. Chaque contact 92 comprend de préférence trois plaques de contact se recouvrant assemblées à partir des plaques de contact 98 et 100 représentées sur les figures 17 et 18. La plaque de contact 100 est une image dans un miroir de la plaque de contact 98 en ce sens qu'un contact à trois couches comprend une première et une troisième plaque de contact 98 avec la plaque de contact 100 inversée en position entre elles de telle sorte que toutes les branches de borne inférieures 96 se projettent sur un côté commun du boîtier du connecteur. Cette disposition inverse également le flux de signaux dans la section de ressort 102 de la plaque centrale par comparaison au flux de signaux dans la section de ressort 104 des plaques extérieures (première et troisième plaques 98 de l'ensemble de contact). Ce flux de signaux inversé d'une plaque à l'autre procure les caractéristiques
haute fréquence décrites précédemment.
L'espacement décalé des branches de borne de montage en surface le long de chaque côté du boîtier du connecteur agrandit l'espacement entre les contacts qui sont montés en surface sur la plaquette de circuit imprimé tout en procurant une densité plus élevée de contacts multicouches. Les contacts comportent également une branche de borne
supérieure 104 alignée axialement le long du haut du connec-
teur et, en utilisation, une force dirigée vers le bas sur la branche de borne supérieure 104 comprime la section de ressort rectangulaire monobloc pleine de chaque ressort monté en surface. L'espacement entre les fentes 106 est semblable à celui décrit pour la réalisation représentée sur les figures 9 à 13 et ainsi les poutres adjacentes formées par le
métal continu des plaques de contact procurent des fléchis-
sements angulaires faibles procurant une souplesse indépen-
dante entre les plaques de contact dans chaque ensemble de contact. Les figures 20 à 24 montrent une autre réalisation de l'invention sous la forme d'un connecteur de bord 110 pour une plaquette de circuit imprimé 112, qui glisse dans un intervalle 114 entre des rangées de contacts supérieurs et inférieurs 116 et 118 positionnées respectivement au- dessus et en dessous de l'intervalle. Chaque contact 116, 118 dans le connecteur est un contact multicouche formé de préférence
par trois plaques de contact se recouvrant, comme décrit ci-
dessus, bien que ce nombre de plaques par contact puisse varier. Chaque contact supérieur 116 comprend une languette multicouche 120 se projetant vers le bas dans la portion centrale supérieure de l'intervalle, et chaque contact inférieur 118 comporte une languette multicouche 122 se projetant vers le haut dans le centre inférieur du même intervalle. L'intervalle 114 s'étend sur la longueur du boîtier de connecteur 124, comme on le voit mieux sur la figure 19, les languettes supérieures 120 et les languettes inférieures 122 des contacts correspondants étant alignées verticalement les unes avec les autres et espacées axialement
les unes des autres le long de l'intervalle.
Chaque plaque de contact supérieure comprend également une section de ressort monobloc rectangulaire 126 avec des longues fentes à profil étroit 128 s'étendant parallèlement l'une à l'autre vers l'intérieur depuis les bords opposés alternés du rectangle. L'espacement entre les fentes (et les
rangées de poutres) part axialement de la languette infé-
rieure de la plaque de contact supérieure. De même, chaque plaque de contact inférieure comprend une section de ressort rectangulaire 130 avec de longues fentes à profil étroit 132 s'étendant parallèlement l'une à l'autre vers l'intérieur
depuis les bords opposés alternés du rectangle.
Les contacts supérieurs et inférieurs ont également des branches de borne extérieures séparées d'un seul tenant avec la section de ressort rectangulaire et s'étendant vers l'extérieur depuis le côté du connecteur dans une direction sensiblement parallèle à l'axe de la plaquette du circuit imprimé. Dans la rangée de contacts supérieurs, les branches de borne extérieures de contacts adjacents se projettent depuis trois niveaux différents en série le long de la longueur du connecteur, formant ainsi des branches de borne supérieures 134, des branches de borne intermédiaires 136 et des branches de borne inférieures 138, etc., pour la rangée de contacts supérieurs 116. De même, les contacts inférieurs 118 ont leurs branches de borne partant de trois niveaux différents dans des contacts adjacents, formant ainsi des branches de borne supérieures 140, des branches de borne intermédiaires 142 et des branches de borne inférieures 144
alternant en série sur la longueur du connecteur.
Les figures 21 à 24 illustrent d'autres formes des plaques de contact à ressort qui forment les contacts multicouches supérieurs et inférieurs ayant des branches de borne à
différents niveaux sur la longueur du boîtier de connecteur.
Les figures 21 et 22 illustrent la forme préférée des plaques de contact qui forment les contacts inférieurs 118 avec la branche de borne supérieure 140. Cette forme à trois couches du contact inférieur est obtenue en prenant en sandwich la plaque de contact centrale de la figure 22 entre des plaques de contact extérieures sous la forme représentée sur la
figure 21. Il en résulte que les branches de borne supérieu-
res 140 et 140a se recouvrent l'une l'autre au même niveau, que les languettes 122 se recouvrent l'une l'autre au-dessus de la section de ressort du contact et que la plaque de contact centrale (figure 21) a son trajet électrique inversé et décalé par rapport au trajet électrique des plaques de
contact extérieures (figure 22).
Le contact supérieur 116 avec la branche de borne inférieure 138 peut être formé en superposant les plaques de contact des
figures 21 et 22 d'une manière semblable.
En outre, la plaque de contact 146 représentée sur la figure 23 peut avoir la forme représentée et une forme inversée pour produire de même à la fois un contact à trois couches pour un contact supérieur avec la branche 134 et un contact inférieur avec la branche 144, avec leurs sections de ressort ayant le trajet électrique de la plaque de contact
centrale inversé par rapport aux plaques de contact extérieu-
res. D'une manière semblable, la plaque de contact 148 représentée sur la figure 24 peut former des contacts supérieurs et inférieurs avec des branches de borne intermédiaires 136 et 142, la section de ressort de chaque tel contact étant inversée par rapport au modèle représenté sur la figure 24 pour procurer le trajet électrique inversé par rapport aux
plaques extérieures se recouvrant du même connecteur.
Le connecteur électrique représenté sur les figures 19 et 20 glisse sur le bord de la plaquette de circuit imprimé 112 avec les languettes des contacts coopérant avec des bornes sur les faces opposées de la plaquette. Les sections de ressort des contacts supérieurs et inférieurs sont repoussées
de la plaquette de circuit imprimé pour maintenir le connec-
teur en place sur le bord de la plaquette. Les sections de ressort des plaques de contact dans chaque contact se déplacent souplement l'une par rapport à l'autre de façon indépendante pour procurer un bon contact avec la plaquette
au niveau des languettes. Les branches de borne se projettent vers l'extérieur à différents niveaux pour agrandir l'espace- ment entre les contacts aux différents niveaux tout en5 procurant une densité linéaire élevée parmi les contacts adjacents le long du boîtier du connecteur.
Claims (12)
1.- Connecteur électrique (30) pour assurer un contact
électrique conformable entre deux bornes électriques exté-
rieures, le connecteur ayant au moins un élément de contact conformable guidé pour se déplacer linéairement dans un boîtier de connecteur, caractérisé en ce que l'élément de contact conformable comprend un corps monobloc (40) en un matériau électriquement conducteur ayant des sections de borne (44, 48) aux extrémités opposées adaptées pour venir en contact avec lesdites bornes électriques extérieures, et une section de ressort conformable (42) monobloc avec lesdites sections de borne et s'étendant entre elles, la section de ressort conformable (42) ayant de longues fentes étroites généralement parallèles (52) s'ouvrant alternativement en direction des bords opposés de la section de ressort (42) pour former une série de longues poutres à profil étroit (53) du matériau électriquement conducteur, lesquelles poutres fléchissent individuellement de façon que la section de ressort puisse se comprimer axialement sous une force axiale appliquée sur au moins l'une desdites sections de borne, le profil étroit des poutres étant formé par le fait que la
fente adjacente à la poutre a une profondeur radiale notable-
ment supérieure à l'épaisseur des poutres sur les côtés
opposés de la fente de telle sorte que les poutres fléchis-
sent individuellement selon de petits angles autour de points de pivotement respectifs alternant en position sur la longueur de la section de ressort lorsque celle-ci est
comprimée par ladite force axiale.
2.- Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la profondeur transversale de la fente est au moins
environ 80% du diamètre de la section de ressort (42).
3.- Connecteur selon l'une des revendications 1 et 2,
caractérisé en ce que le rapport de l'épaisseur des poutres
(53) à la longueur des poutres est inférieur à environ 10%.
4.- Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le connecteur (60) comprend une multiplicité d'ensembles de contact conformables électriquement isolés et espacés les uns des autres (68), chacun étant adapté pour être en contact avec des bornes électriques extérieures correspondantes, chaque ensemble de contact (68) comprenant une multiplicité desdits éléments de contact (72) disposés face à face et indépendamment conformables par l'intermédiaire de leurs
sections de ressort respectives (77).
5.- Connecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments de contact face à face (72) ont les fentes (78) des sections de ressort inversées comme une image dans
un miroir pour réduire les effets de la haute fréquence.
6.- Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de contact conformable (72) a une longueur et une surface en section transversale suffisantes pour conduire un courant électrique élevé d'au moins 10 ampères à travers
la longueur de l'élément de contact.
7.- Connecteur électrique (30) pour assurer un contact
électrique conformable entre deux bornes électriques exté-
rieures pour des applications de transport de courant élevé,
le connecteur ayant au moins un élément de contact conforma-
ble guidé pour se déplacer linéairement dans un boîtier de connecteur, caractérisé en ce que l'élément de contact conformable comprend un corps monobloc (40) en un matériau électriquement conducteur ayant des sections de borne (44, 48) aux extrémités opposées adaptées pour être en contact avec lesdites bornes électriques extérieures, et une section de ressort conformable (42) monobloc avec lesdites sections de borne et s'étendant entre elles, la section de ressort conformable ayant de longues fentes étroites sensiblement parallèles (52) s'ouvrant alternativement en direction des bords opposés de la section de ressort (42) pour former une série de longues poutres à profil étroit (53) d'un matériau électriquement conducteur, lesquelles poutres fléchissent individuellement de façon que la section de ressort se comprime axialement sous une force axiale appliquée sur au moins l'une desdites sections de borne (44, 48), l'élément de
contact ayant une longueur et une surface en section trans-
versale de dimension suffisante pour être capable de conduire des charges de courant élevé supérieures à au moins environ
ampères continus dans son état comprimé.
8.- Connecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les poutres à profil étroit (53) sont formées par le fait que la fente adjacente à la poutre a une profondeur radiale sensiblement supérieure à l'épaisseur des poutres sur les côtés opposés de la fente, de telle sorte que les poutres fléchissent individuellement de petits angles autour de points de pivotement respectifs alternant en position sur la longueur de la section de ressort (42) lorsque celle-ci est
comprimée par ladite force axiale.
9.- Connecteur électrique (60) pour assurer un contact
électrique conformable entre deux bornes électriques exté-
rieures, le connecteur ayant au moins un ensemble de contact conformable guidé pour se déplacer linéairement dans un boîtier de connecteur, caractérisé en ce que l'ensemble de contact conformable (68) comprend une multiplicité de plaques
de contact monoblocs séparées (72) en un matériau électrique-
ment conducteur ayant des sections de borne (74, 76) aux extrémités opposées adaptées pour être en contact avec lesdites bornes électriques extérieures, et une section de ressort conformable (77) monobloc avec lesdites sections de borne et s'étendant entre elles, la section de ressort conformable (77) de chaque plaque de contact (72) ayant de
longues fentes étroites sensiblement parallèles (78) s'ou-
vrant alternativement en direction des bords opposés de la section de ressort (77) pour former une série de longues poutres à profil étroit (83) du matériau électriquement conducteur, lesquelles poutres fléchissent individuellement
de façon que la section de ressort (77) se comprime axiale-
ment sous une force axiale appliquée sur au moins l'une des sections de borne (74, 76), les plaques de contact (72) de l'ensemble de contact (68) étant disposées face à face de façon à glisser axialement avec une souplesse individuelle lorsque l'une ou les deux sections de borne reçoivent ladite
force axiale appliquée.
10.- Connecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce
que le connecteur est un connecteur de montage en surface.
11.- Connecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le connecteur est adapté pour être utilisé en tant que connecteur de bord pour une plaquette de circuit imprimé, et en ce que le connecteur a un intervalle qui reçoit le bord de la plaquette de circuit, l'un desdits ensembles de contact
étant rappelé par ressort en direction du haut de l'inter-
valle et un deuxième ensemble de contact étant rappelé par ressort en direction du bas de l'intervalle de telle sorte que les sections de ressort des deux ensembles de contact à ressort appliquent une pression de ressort sur les faces
opposées de la plaquette de circuit.
12.- Connecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les plaques de contact de l'ensemble de contact ont les ouvertures des fentes des sections de ressort inversées en un
contact face à face.
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