FR2785417A1 - Connecteur avec ancrage, notamment pour lecteur de carte a puce - Google Patents

Abstract

Connecteur avec ancrage, notamment pour lecteur de carte à puce. Pour permettre une insertion simplifiée d'un ancrage comportant une tige rigide (1) et une tige élastique d'un connecteur (10) pour lecteur de carte à puce sur un circuit imprimé (2), en tenant compte de contraintes de dimensions imposées par un milieu dans lequel le lecteur de carte à puce est destiné, on réalise une tige élastique comportant des coudes (7, 8). Cette amélioration permet une facilité de mise en oeuvre du connecteur, une résistance mécanique, à un arrachement, accrue de l'ancrage du connecteur, ainsi qu'une réutilisation de ce connecteur.

Description

Connecteur avec ancrage, notamment pour lecteur de carte à puce
La présente invention a pour objet un connecteur muni d'un dispositif d'ancrage. Elle trouve plus particulièrement son utilisation dans le montage de connecteurs sur circuits imprimés, notamment dans le montage de connecteurs comportant un lecteur de carte à puce. Néanmoins, le connecteur à ancrage de l'invention peut tre d'un type différent. Par exemple, au lieu de comporter un lecteur de carte à puce, le connecteur pourrait comporter un boîtier dont une face comporterait des boutons poussoirs de commande d'un système quelconque et/ou des voyants de contrôle. L'intért de l'invention se trouve dans la facilité d'insertion et le coût de réalisation et de montage d'un tel connecteur. II se trouve aussi dans la possible réutilisation du connecteur que l'on peut dorénavant extraire d'un circuit imprimé sans risque de dégradation de l'ancrage du connecteur.

On peut classer les connecteurs fabriqués actuellement selon le moyen de fixation employé pour fixer un connecteur sur un circuit imprimé.

Dans ce cas, on obtient principalement deux catégories de connecteurs. Une première catégorie concerne des connecteurs dont le moyen de fixation sur un circuit imprimé est une ou plusieurs vis associées à des écrous. Une deuxième catégorie concerne des connecteurs dont le moyen de fixation employé est une ou plusieurs languettes s'élevant d'un connecteur et destinées à tre insérées dans le circuit imprimé. Après insertion, ces languettes sont soit soudées sur le circuit imprimé, soit tordues ou recourbées, puis éventuellement soudées sur le circuit imprimé, assurant ainsi la fixation d'un connecteur sur le circuit imprimé.

Cependant une troisième catégorie est apparue afin d'essayer de simplifier, en termes de mise en oeuvre et de coût, les moyens de fixation précédents. Cette troisième catégorie concerne des connecteurs dont le moyen de fixation est un ancrage comportant une première tige rigide associée à une seconde tige, rectiligne et s'élevant parallèlement à la première tige, pourvue d'une élasticité permettant une flexibilité radiale de cette seconde tige. Dans ce cas, la fixation du connecteur sur le circuit imprimé est assurée par une force de réaction de la tige élastique sur le circuit imprimé. Cette force de réaction est induite par une force de flexion appliquée sur la tige élastique lors d'une insertion de cette dernière et de la tige rigide dans un trou prévu à cet effet dans un circuit imprimé. Cette force de flexion a pour conséquence un rapprochement de ces deux tiges, plus précisément des extrémités libres de ces deux tiges, les autres extrémités étant fixées sur un socle du connecteur. On obtient, ainsi, une déformation élastique, en forme de coude, de la tige élastique qui tend à effectuer une rotation autour d'un axe de rotation situé entre l'extrémité fixe et le milieu, suivant un axe longitudinal, de la tige élastique. Cet axe de rotation est, de plus, perpendiculaire à l'axe longitudinal de la tige élastique et se trouve dans le coude. Une force de réaction s'oppose à cette déformation en essayant de ramener la tige élastique dans sa position initiale, c'est-à-dire une position sans contrainte. Cette force de réaction est mise à profit pour procurer une force suffisante de maintien du connecteur sur le circuit imprimé.

Cette solution présente un problème, dans le cas de circuits imprimés destinés à tre placés dans des systèmes électroniques où on a des contraintes relatives à des dimensions géométriques de ce système. Ceci est le cas notamment dans le domaine de I'automobile où, dans un exemple préféré, un lecteur de carte à puce est inséré dans un autoradio. Dans ce cas, le connecteur comportant le lecteur de carte à puce doit avoir des dimensions inférieures à des dimensions déjà prévues et normalisées pour I'autoradio. Ces faibles dimensions du connecteur implique une contrainte relative à la longueur de la tige rigide et de la tige élastique d'un ancrage du connecteur.

Or, quelles que soient les dimensions de la tige élastique, lorsque la tige élastique est soumise à une force de flexion, elle décrit un mouvement rotatoire autour d'un axe de rotation, comme expliqué ci-dessus. Ce mouvement rotatoire se traduit par une compression de matière d'un côté de la tige élastique et par une élongation de matière d'un autre côté, opposé au premier formant ainsi un coude de flexion. De plus, l'extrémité libre de la tige élastique s'est déplacée d'une distance que l'on nommera débattement.

Ainsi, pour un mme débattement, mais avec des dimensions de la tige élastique réduites, 1'élongation de matière dépassera un premier seuil maximal dit d'élasticité. Au-dessus de ce seuil d'élasticité, la tige élastique perd ses propriétés d'élasticité et donc reste déformée. II n'y a plus de force de réaction de la part de la tige élastique. On est dans une zone de fonctionnement dite de déformation permanente. Si les dimensions de la tige élastique sont encore réduites, alors l'élongation va passer un nouveau seuil maximal après lequel on observe une rupture du matériau. Ainsi, plus la tige élastique est de dimension réduite et plus le débattement maximal donnant une élongation égale au seuil maximal d'élasticité est faible. Ceci a pour conséquence une fragilité de la fixation de ce type de connecteur dans le cas où les dimensions du connecteur, et par extension de I'ancrage, devraient tre minimisées afin que le lecteur puisse tre inséré dans un autoradio par exemple.

L'invention a pour objet de remédier aux problèmes cités en proposant un connecteur dont la longueur de la tige élastique a été augmentée, en respectant néanmoins la contrainte d'encombrement imposée. Ceci permet d'accroître l'effet élastique, donc le débattement maximal, de cette tige élastique. L'augmentation de la longueur de la tige élastique est rendue possible par I'adoption d'une forme particulière de cette tige élastique. En effet, au lieu d'tre rectiligne, comme dans l'etat de la technique, c'est-à-dire que la tige s'élève suivant un mme axe rectiligne d'une extrémité à l'autre, elle présente une forme coudée, notamment en forme de baïonnette. Cette augmentation de la longueur permet d'avoir une élasticité plus grande de la tige. On assure ainsi à la tige élastique un débattement maximal, supérieur à un débattement réel, permettant d'avoir une élongation inférieure au seuil maximal d'élasticité.

L'invention concerne donc un connecteur comportant un ancrage avec une première tige rigide associée à une seconde tige pourvue d'une élasticité, caractérisé en ce que la seconde tige possède trois parties, une première partie qui s'élève parallèlement à la première tige, une deuxième partie reliée à la première partie, par l'intermédiaire d'une troisième partie, et en ce qu'il possède une extrémité fixe, désaxée par rapport à un axe longitudinal passant par la première partie.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures, non à l'échelle, qui I'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent :
-Figure 1 : un ancrage, selon l'invention, avant et après une application d'une force de flexion sur une tige élastique ;
-Figure 2 : une vue en perspective d'un connecteur, selon l'invention, fixé sur un circuit imprimé et comportant un lecteur de carte à puce ;
-Figure 3 : une tige pourvue d'une élasticité, selon l'état de la technique, avant et après une application d'une force de flexion sur cette tige élastique.

La figure 1 montre un ancrage du connecteur selon l'invention. Cet ancrage comporte une première tige rigide 1 associée à une seconde tige élastique comportant trois parties destinées à tre insérées dans un circuit imprimé 2. Une première partie 3 s'élève parallèlement à la première tige 1.

Une deuxième partie 4 est reliée à la première partie 3, par l'intermédiaire d'une troisième partie 5. Cette partie 4, dont une extrémité est fixée à un socle 9 du connecteur ou à une partie servant de couvercle au connecteur, s'élève suivant un axe 31 parallèle et désaxée par rapport à un axe longitudinal 6 passant par la première partie 3. Cet axe longitudinal 6 est parallèle à une direction selon laquelle la première partie 3 s'élève. La troisième partie 5 est une tige dont les deux extrémités comportent des formes de coudes 7 et 8. Ces coudes 7 et 8, respectivement, sont prolongés, suivant des directions opposées et parallèles à I'axe longitudinal 6, par la première partie 3 et par la deuxième partie 4 respectivement. Ainsi, la tige 5, s'élevant suivant une direction perpendiculaire à I'axe longitudinal 6 passant par la première partie 3, est parallèle à une face 9 du connecteur. Dans un exemple préféré, la tige élastique et la tige rigide 1 ont un contour, suivant un plan de coupe perpendiculaire à I'axe longitudinal 6, en forme de rectangle dont les angles sont arrondis.

La figure 2 montre un connecteur 10 fixé sur le circuit imprimé 2, avec un ancrage comme défini ci-dessus, comportant un lecteur de carte à puce.

De manière générale le connecteur peut comporter 2,3 ou 4 ancrages comme définis ci-dessus. Une fente d'entrée 11 est située sur un côté 12 du connecteur 10. Ce côté 12 est opposé à un côté 13, plus proche duquel est fixée la tige rigide 1. La tige élastique est située entre la tige rigide 1 et la fente 11. La tige 1 et la tige élastique sont, de préférence, alignées selon une direction parallèle à une direction 15 d'insertion d'une carte à puce 14 dans la fente 11 du connecteur 10.

En général, en fin d'insertion de la carte à puce 14 dans la fente 11, un utilisateur prolonge un effort d'insertion et donc un mouvement fié à cet effort d'insertion. Dans ce cas, un moyen utilisé pour réaliser cette insertion, en général un pouce de l'utilisateur, vient en butée sur le côté 12 du connecteur 10 contenant la fente 11. Ceci crée donc une force de flexion sur la tige rigide 1 du connecteur 10. La tige rigide 1 est réalisée de manière à résister à cette force de flexion et donc à empcher le connecteur 10 de bouger selon une direction parallèle à la direction 15 d'insertion de la carte à puce 14 dans la fente 11. Pour cela les dimensions de la tige rigide 1 sont sur-dimensionnées par rapport aux dimensions de la tige élastique. En effet, l'épaisseur de la tige rigide 1 est environ 1,5 fois supérieure à la tige élastique. L'épaisseur est mesurée suivant I'axe 15 d'insertion de la carte à puce 14 dans la fente 11.

La figure 3 montre une tige élastique 16, selon t'état de la technique, avant et après une application d'une force de flexion sur cette tige élastique 16. Cette tige élastique 16 comporte une excroissance 17. Cette excroissance 17 est dirigée perpendiculairement à un axe longitudinal 18 parallèle à l'élévation de la tige 16. L'excroissance 17 possède une symétrie de révolution autour d'un axe suivant lequel l'excroissance 17 s'élève ou tout du moins une symétrie par rapport à cet axe.

On sait, comme expliqué plus haut, que plus une longueur L1 de la tige 16 est faible et plus une contrainte d'effort dans la tige 16, pour un mme débattement D1, est importante. II existe des cas où les dimensions du connecteur 10 doivent tre les plus faibles possibles, c'est-à-dire de l'ordre de grandeur de la plus grande des dimensions de la carte à puce. C'est notamment le cas lorsque le lecteur de carte à puce doit tre inséré dans un autoradio, c'est-à-dire que le lecteur de carte à puce doit répondre à des contraintes d'encombrement. Ceci a pour conséquence que la longueur L1 résultant de ces contraintes d'encombrement devient problématique pour un ancrage selon t'état de la technique. Ainsi, les dimensions de la tige élastique sont trop faibles pour assurer une flexibilité suffisante, de la tige élastique.

Une flexibilité suffisante est une flexibilité qui permet une insertion simultanée des deux tiges rigide et élastique d'un ancrage dans un trou d'un circuit imprimé, et qui de plus crée une élongation inférieure au seuil d'élasticité comme précédemment défini.

Dans l'invention, on résout le problème précédent en réalisant une tige élastique plus longue. Cependant, afin de respecter des contraintes de dimensions imposées et normalisées, dans le domaine d'application des autoradios par exemple, on réalise un ancrage selon la figure 1 décrite plus haut. En outre, la première partie 3 de la tige élastique comporte une excroissance 19 s'élevant selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal 6 passant par la première partie 3. Cette excroissance 19 comporte deux flancs obliques 20 et 21 qui ne sont pas forcément de pentes égales. En effet, les deux flancs obliques 20 et 21 ont des effets techniques différents. Le flanc oblique 20 est destiné à faciliter l'insertion de l'ancrage dans un trou 23 débouchant prévu à cet effet dans le circuit imprimé 2. C'est pourquoi, plus la pente du flanc oblique 20 est importante et plus l'insertion de l'ancrage dans le trou 23 du circuit imprimé 2 est aisée. Le flanc oblique 21 est destiné à assurer le maintien du connecteur 10 sur le circuit imprimé 2. Dans ce cas, plus la pente du flan oblique 21 est faible et plus l'ancrage résiste à un arrachement. Dans l'invention le flanc oblique 20 a, dans un exemple préféré, une pente environ 2,5 fois plus grande que la pente du flanc oblique 21, la pente du flanc oblique 20 étant environ égale à 50%.

La tige rigide 1 comporte une arte biseautée 22. Le flanc oblique 20 et l'arte biseautée 22 permettent de faciliter l'insertion de l'ancrage dans le trou 23 du circuit imprimé 2. Dans un exemple préféré, un contour 24 du trou 23 est de forme rectangulaire et le trou 23 a, dans son ensemble, une forme de pavé. La surface du flanc oblique 20 et de la partie biseautée 22 sont des surfaces planes. Deux artes 25 et 26, respectivement, se trouvent sur des bords, d'un mme côté du circuit imprimé 2, de deux façades en regards 27 et 28, respectivement, du trou 23. En début d'insertion, les deux artes 25 et 26, respectivement, viennent se mettre en contact avec la surface plane formée par la partie biseautée 22 et la surface plane formée par le flanc oblique 20 respectivement. Les pentes du flanc oblique 20 et de la partie biseautée 22 sont orientées de telle manière qu'en continuant l'insertion de l'ancrage dans le circuit imprimé 2, la première partie 3 de la tige élastique se rapproche de la tige rigide 1 créant ainsi une force de flexion sur la tige élastique. L'arte 26 glisse le long du flanc oblique 20 de la tige élastique et ce jusqu'à ce que cette arte arrive en contact avec une extrémité de 1'excroissance 19.

A ce moment de l'insertion la tige élastique subit sa déformation la plus grande. Elle exerce, depuis le contact des artes 25 et 26 respectivement sur la partie biseautée 22 et le flanc oblique 20 respectivement, une force de réaction ou d'opposition à la force de flexion qu'elle subit. Cette force de réaction fait que, toujours en continuant l'insertion de I'ancrage, I'extrémité de 1'excroissance 19 est plaquée sur la façade 28 du trou 23 sous l'effet de la force de réaction et glisse le long de cette façade 28 du trou 23.

Une fois que t'extrémité 19 de la tige élastique arrive à l'extrémité de la façade 28 du trou 23 alors une arte 29, constituant I'angle entre la paroi 25 et la surface du circuit imprimé 2, d'où débouche 1'excroissance 19 entre en contact avec le flanc oblique 21 de la tige élastique. L'inclinaison du flanc 21 est de direction opposée à l'inclinaison du flanc 20. La force de réaction de la tige élastique est toujours présente. Dorénavant, le circuit imprimé 2 se trouve entre l'extrémité de l'excroissance 19 et le socle 9 dans une cavité duquel est fixé l'ancrage. De plus, la force de réaction prend la forme d'une force de pression à l'endroit du contact entre t'arte 29 et le flanc oblique 21.

Cette force de pression assure un contact de pression entre le circuit imprimé 2 et le socle 9 du connecteur 10. Une fois le contact réalisé, t'arte 29 se trouve environ au milieu du flanc oblique 21. Le milieu du flanc oblique 21 se trouve entre t'extrémité de l'excroissance 19 et une base, fixée sur la première partie 3 de la tige élastique, à partir de laquelle s'élève l'excroissance 19. La position de t'arte 29 sur le flanc oblique 21 dépend des dimensions du trou 23. Plus le trou 23 a de grandes dimensions, selon un axe passant par les façades 27 et 28 et perpendiculaire à ces dernières, et plus t'arte 28 est proche de la base de 1'excroissance 19. A l'inverse, plus les dimensions du trou 23 sont faibles et plus t'arte 29 est proche de t'extrémité de l'excroissance 19. On peut ainsi insérer cet ancrage sur des circuits imprimés dont les dimensions des trous tels que le trou 23 sont différentes d'un circuit imprimé à un autre, seule la position de t'arte 29 sur le flan oblique 21 change. Egalement, grâce à l'élasticité des tiges 3 et à leur forme le dispositif est très efficacement plaque sur le circuit imprimé tandis que les écarts de tolérances, relatifs à t'épaisseur, très importants d'un circuit imprimé à un autre peuvent tre aisément absorbés.

La tige élastique n'est donc pas dans sa position initiale, elle est toujours soumise à une force de réaction. Cette force de réaction est suffisante pour assurer un maintien par pression du connecteur 10 sur le circuit imprimé 2. Pour un débattement D2 de l'extrémité de l'excroissance 19, identique au débattement D1 de la tige 16, selon t'état de la technique, on a une contrainte d'effort dans la tige élastique selon l'invention inférieure à la contrainte que l'on a dans la tige 16. La majorité de 1'effort est situé dans une zone formée par le coude 8, celui qui contient un axe de rotation, comme défini précédemment, de la tige élastique, réalisant la liaison entre la troisième partie 4 et la deuxième partie 3 de la tige élastique selon l'invention. Le débattement D2 est au moins égal à la longueur qu'il faut enlever à une longueur radiale de I'ancrage, pour que celui-ci puisse tre engagé dans le trou 23 du circuit imprimé. Une longueur radiale de l'ancrage est une longueur qui correspond à un encombrement de l'ancrage. Cet encombrement de l'ancrage est mesuré, par rapport à un axe passant par les façades 27 et 28 et perpendiculaire à ces dernières, lorsque la tige mobile n'est soumise à aucun effort de flexion.

Pour enlever le connecteur 14 du circuit imprimé 9, on resserre la première partie 3 de la tige élastique et la tige rigide 1 en pinçant les deux extrémités comportant le flanc oblique 20 et la partie biseautée 22. La tige rigide 1 comporte un plan incliné 30 permettant d'accueillir la première partie 3 sur toute sa longueur suivant l'axe longitudinal 6 et servant de butée à la tige élastique lors du pincement. Cette butée est utilisée pour éviter que la tige élastique ne subisse une flexion qui crée une élongation dans le coude 8 supérieure au seuil maximal d'élasticité. On peut donc enlever le connecteur 10 du circuit imprimé 2 sans détériorer la tige élastique. On offre ainsi la possibilité de réutiliser ce connecteur dans un autre circuit imprimé ou alors, de le réutiliser sur le mme circuit imprimé après avoir éventuellement réalisé diverses opérations de maintenance sur le lecteur de carte à puce.

Dans un exemple préféré, le connecteur 10 est métallique. II pourrait tout aussi bien tre en ABS, polychlorure de vinyle ou tout autre matériau offrant des caractéristiques d'élasticité suffisantes pour obtenir des débattements tels que le débattement D2. On obtient le connecteur 10, dans l'exemple préféré, par une découpe (métal) ou un moulage (plastique) en au moins deux parties. Dans ce cas, une première partie 33 sert de réceptacle dans lequel est fixé un système électronique pour le lecteur de carte à puce comportant un circuit imprimé. Une autre partie 34 qui comporte l'ancrage de l'invention est utilisée comme couvercle de la première partie 33, et est fixée à la première partie 33 selon diverses méthodes, notamment avec des ancrages 35 à 38 répartis sur un côté du couvercle.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1-Connecteur (10) comportant un ancrage avec une première tige rigide (1) associée à une seconde tige pourvue d'une élasticité, caractérisé en ce que la seconde tige possède trois parties, une première partie (3) qui s'élève parallèlement à la première tige, une deuxième partie (4) reliée à la première partie, par l'intermédiaire d'une troisième partie (5), et en ce qu'il possède une extrémité fixe, désaxée par rapport à un axe longitudinal passant par la première partie.

2-Connecteur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il fait partie d'un lecteur de carte à puce dont une fente d'entrée (11) est située sur un côté (12) opposé à celui (13) où est fixée la première tige rigide (1) par rapport à l'extrémité fixe de la seconde tige.

3-Connecteur selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ce connecteur (10) a des dimensions du mme ordre de grandeur que la plus grande des dimensions d'une carte à puce (14).

4-Connecteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tige pourvue d'une élasticité comporte, localement, une excroissance (19), s'élevant selon une direction perpendiculaire à I'axe longitudinal passant par la première partie (3), cette excroissance (19) comportant deux flancs obliques (20,21).

5-Connecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un premier flanc (20) à une pente importante, notamment d'environ 50%, pour faciliter une insertion.

6-Connecteur selon l'une des revendications 4 à 5, caractérisé en ce qu'un deuxième flanc (21) à une pente faible par rapport au premier flanc pour assurer un maintien en position du connecteur.

7-Connecteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les tiges sont en métal.

8-Connecteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les tiges sont en polychlorure de vinyle ou en ABS.

9-Connecteur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la première tige comporte un plan incliné (30) servant de butée à la première partie (3) de la deuxième tige.