Brevet FR2000151A1 — publié le 19690829

La présente invention concerne des connecteurs électriques pour circuits sur cartes0 n est connu de monter des composants électriques sur une carte en matière isolante, et d'établir une connexion électrique à ces composants par le moyen de conducteurs imprimés ou fixés de quelque autre manière sur la carte. Habituellement, ces conducteurs se terminent par des blocs de contact alignés le long d'un bord de la carte. Les cartes sont-portées par des chassies, et, quand une carte est en position sur un châssis, la connexion électrique entre le câblage général du châssis et les conducteurs placés sur la carte est établie par le moyen d'un connecteur supporté par le châssis. On contact des connectellrs qui comprennent un corps en matière isolante, présentant une gorge, capable de recevoir le bord d'une carte le long duquel les bloc de contact sont alignés. Deux rangées de ressorts de contact opposes sont mixées aux parois internes de la gorge. Quand une carte a été introduite dans le connecteur, ces rangées de ressorts établissent, à leurs extrémités libres, un contact avec les blocs de contact correspondats situés sur des faces opposées de la carte. Lorsque la carte est extraite du connecteur, il art empêcher que des ressorts de contact oppo sés se touchent l'un l'autre, si l'on veut éviter des connexions indésirables. Cette condition est satisfaite si l'on starrange pour que les extrémités libres des ressorts ne puissent atteindre le plan médian de la gorge, de sorte qu'un contact ne puisse avoir lieu entre des ressorts de contact opposés Untel agencement, toutefois, impose de sévères restrictions quant à la conception et à l'emploi des connecteurs. Suivant ltinvention, le le connecteur pour circuits sur car- to qui comprend un corps en matière isolante présentant une gorge et pourvu d'une rangée de ressorts conducteurs de contact le long de chaque paroi de la gorge, est caractérisé en ce que les ressorts des deux rangées sont décalés les uns par rapport aux autres, et en ce que chaque ressort de contact possède une extrémité fixe par rapport à une paroi de la gorge, l'autre extremité étant capable de toucher la paroi opposée de la gorge. Suivant l'invention, on prévoit aussi un dispositif de connexion électrique en deux parties, comprenant dtune part une carte portant des blocs de contact, et autre part un connecteur qui comprend un corps en matière isolante présentant une gorge et portant une rangée de ressorts de- contact conducteurs le long de chaque paroi de la gorge, dans lequel les ressorts des deux rangées sont décalés les uns par rapport aux autres, et sont capables d'assurer un contact physique et électrique avec les blocs de contact correspondants quand la carte a été insérée dans la gorge, et dans lequel chaque ressort de contact a une extrémité fixe par rapport à une paroi de la gorge, 17autre extrémité étant capable, quand la carte a été retirée de la gorge, de s'approcher de la paroi opposée à une distance qui est inférieure à l'épaisseur de la carte. On va maintenant décrire l'invention en référence aux dessins annexés, qui ne sont pas exécutés à l'échelle, et sont donnés à titre d'exemples non limitatifs : la Fig. 1 est une vue perspective simplifiée d'un connecteur d'un type connu, et d'un bord de carte, illustrant la terminologie utilisée dans cette spécification. la Fig. 2a est une vue en coupe latérale d'un connecteur d'un type connu, suivant la ligne a-a de la Fig. 2b. - la Fig; 2b est une vue de face partielle du connecteur de la Fig. kaD vu dans la direction des flèches b-b de la Fig. 2a. - les Fig. 3a, 3b sont des vues du même connecteur semblables aux Fig. 2a, 2b, avec une carte insérée à l'intérieur. - les Fig. 4a, 4b sont des vues eorrespondant aux Fig. 25, 2b d'une forme de réalisation de l'invention. - les Fig, 5a, 5b sont des vues semblables aux Fig. 4a, 4b représentant la réalisation des Fig. 4a, 4t, avec une carte partiellement insérée à l'intérieur. - les Fig. 6a, 6b sont d'autres vues semblables aux Fig. 4a, 4b, montrant la carte complètement insérée. - la Fig. 7 est une vue de face - semblable à la Fig. 4bd'une autre rélisation de l'invention. - la Fig. 8 est un schéma électrique illustrant une application d'un connecteur conforme à l'invention. Si l'on s réfère tout dtabord à la Fig. 1, un connecteur d'un type connu E comprend une pièce de longueur 1 présentant une gorge de profondeur d et de largeur w mesurée entre parois opposées W. La gorge s'ouvre vers l'avant f du connecteur. Un bo-rJ d'une carte C, est susceptible d'être introduit dans la gorge au connecteur E, la carte ayant une longueur L et une épaisseur t. Généralement, mais pas nécessairement, la longueur L de la carte excède la longueur 1 du connecteur. Si lton se réfère maintenant aux Fig. 2a, 2b, un-connecteur d'un type connu comprend une pièce 1 en matière isolante présentant une gorge longitudinale. I1 est commode de constituer la pièce 1 en matière plastique moulée. Un ressort de contact 2 est fixé, à une extrémité, à une paroi 3 de la pièce en U 1. Avantageusement le ressort 2 traverse la paroi 3 et la base 4 de la pièce 1 et en sort pour constituer une broche ou une tige à souder 5. Un autre ressort de contact 6 est fixé à une extrémité de la paroi opposée 7, qutil traverse pour en sortir sous forme de broche 8. Les broches 5 et 8 assurent les connexions au cablage général porté par un châssis qui supporte le connecteur. Comme représenté aux Fig. 2a, 2b, les extrémités libres des ressorts 2, 6 sont incapables d'atteindre la ligne centrale de la gorge, de sorte qu'un contact entre ces ressorts est impossible. Com- me représenté plus clairement Fig. 2b, les ressorts 2, 6 sont positionnés exactement en face l'un de l'autre. Comme on peut le voir Fig. 3a, 3b, quand une carte 9 est introduite dans le connecteur, les extrémités libres des ressorts de contact 2, 6 sont écartées l'une de l'autre. Les blocs de contact 10, 11, situés sur des faces opposées de la carte 9, établissent un contact physique et électrique avec les ressorts de contact 2, 6 respectivement. Bien que les Fig. 2b, 3b représentent chacune deux ressorts de contact seulement, un connecteur possèdera de nombreux ressorts similaires alignés sur toute sa longueur 1. Une rangée de ressorts est supportée par la paroi 3 de la gorge, et une autre rangée par la paroi opposée 7 de cette gorge. En logeant les ressorts des deux rangées en face ltun de l'autre, on peut réaliser un grand nombre de contacts électriques dans un espace physique limité. En pratique, on ne peut pas compter que la carte 9 va, d'une maniere invariable, ventre insérée-le long du plan médian de la gorge. Un écart par rapport à ce plan médian peut résulter dtune absence de soin lors de ltinsertion, d'un gauchissement de la carte, ou d'autres causes. Dans le cas extrême, une face de la carte 9 frotte contre une paroi de la gorge, par exemple le-bloc de contact 11 frotte contre la paroi 7, tandis qu'il établit simultanément le contact avec le ressort 6. Si l'on veut que le connecteur soit fiable en pratique, le ressort opposé 2 doit attein dre dans ces conditions le bloc de contact 10. Ce résultat peut être assuré si le connecteur est construit de telle manière que, quand aucune carte nty est introduite (Fig. 2a, 2b), l'extrémité libre du ressort 2 est séparée de la paroi 7 par une distance égale à l'épaisseur de la carte 9, moins la course de fonctionnement du ressort 2 (compte non tenu de l'épaisseur des blocs de contact 10, 11). Des considérations similaires s'appliquent au ressort ó et à la paroi 3. En conséquence, si l'on veut qutun connecteur soit fiable dans la pratique, il existe une limite à la largeur admissible de la gorge pour toute épaisseur donnée de carte. Toutefois, il est également nécessaire d'empecher les extrémités libres 2, 6 de se rapprocher trop l'une de l'autre quand aucune carte n'est présente dans la gorge (Fig. 2a, 2b), s'il existe une différence de potentiel entre les ressorts, et si 1 ton veut éviter d'amorcer des étincelles. Pour une différence de potentiel donnée, il est clairement désirable que l'écartement entre les extrémités libres des ressorts 2, 6 soit aussi important que possible. Ces deux exigences d'écart maximum entre ressorts, et de largeur limitée de la gorge sont contradictoires. Etant donné le manque de place dont on souffre ordinairement dans les ensembles de composants électroniques ou de composants électriques légers, tels que les centraux de télécommunication, les calculateurs, et machines analogues, il est difficile de concilier ces deux exigences, et les difficultés se trouvent aggravées quand on tient compte de la tolérance imposée par le procédé de fabrication à adopter. Si l'on se réfère maintenant aux Fig. 4a, 4b, un connecteur conforme à l'invention comprend des ressorts de contact 12, 16 fixés aux parois opposées 13, 17 d'une pièce 22 à gorge, qui est avantageusement exécutée en matière moulée. Les ressorts 12, 16 traversent la base 14 de la pièce 22, pour sortir sous forme de broches terminales 15, 18. kinsi qu'on l'a représenté plus clairement Fig. 4b, les ressorts 12, 16 sont décalés et non pas disposés en face l'un de l'autre. Les ressorts 12, 16 sont logés dans des rainures 23, 27 ménages respectivement dans les parois 13, 17. Dans la paroi 13, la rainure 23 est séparée des rainures voisines par des contreforts 25. Dans la paroi 17, la rainure 27 est séparée des rainures voisines par des contreforts 28. La pièce 22 est ainsi faite que les rainures ménagées dans une paroi se trouvent vis-à-vis des contreforts de l'autre paroi, par exemple la rainure 23 se trouve en face du contrefort 28, et la rainure 27 se trouve en face du contrefort 25. Les extrémités libres des ressorts 12, 16 traversent la gorge dans toute sa largeur, et viennent s 'ap- puyer contre la paroi opposée à celle sur laquelle les ressorts sont fixée. En raison de l'imbrication déjà mentionnée, chaque ressort tombe sur un contrefort, et n'établit aucun contact avec aucun autre ressort. Ainsi le ressort 12 est fixé dans la rainure 23 sur la paroi 13, et son extrémité libre repose sur le contre fort 28 de la paroi 17. De même le ressort 36 est fixé dans la rainure 27 de la paroi 17, et son extrémité libre repose sur le contrefort 25 de la paroi 13. Les ressorts 12, 16- ne forment au cmi contact entre eux. Gomme on peut le voir Fige 5a, 5b, ou ba2 6b, quand une carte 19 est insérée dans 1a pièce 22, les ressorts de contact 12, 16 sont fléchis, et leurs extrémités libres forment contact respectivement avec les blocs de contact 20, 21 disposés sur des fa es opposées de la carte 19. Sur la carte 19, les blocs de contact 20, 21 sont décalés l'un par rapport à l'autre pour se conformer au décalage des ressorts 12, 16o Bien qu'on n'ait décrit que deux ressorts de contact i2 et 16, un connecteur conforme à l'invention possède de nombreux autres ressorts alignés sur toute sa longueur 1, une rangée étant supportée par la paroi 13 de la gorge, et une autre par la paroi opposée 17 de cette gorge. Les ressorts des deux rangée étant décalés l'un par rapport à l'autre, chacun deux peut traverser la- gorge dans toute sa largeur, sans établir de contact avec t autre ressort. Pour tenir compte des cas o un carte est insérée de telle maniere quelle frotte contre l'une ou autre des parois de la gorge, les rainures 23, 27 sont ainsi dimensionnées quelles peuvent rece voir le ressort tout entier 12, 16 qui est fixé dans ces rainures. Par exemple, si la carte 19 est introduite dans la gorge 22 de sorte que sa face inférieure frotte contre la paroi 17 le ressort 16 sera replié sur lui-même, de manière à se trouver tout entier à l'intérieur de la rainure 27, et il n'en résultera aucun dommage. Dans un connecteur du type qui vient d'être décrit, le conflit mentionné plus haut entre l'écart entre les ressorts et la largeur de la gorge se trouve résolu, et-il est possible de sa- tisfaire chacune de ces exigences indépendamment de l'autre. On se rappellera que la question de l'écart entre les ressorts avait surgi en raison de la nécessité d'éviter la formation d'étincelles en l'absence d'une carte 19 dans la gorge 22 et qu'il était désirable que cet écart mesuré normalement à l'axe de la gorge soit aussi grand que possible. Cette exigence était en contradiction avec la nécessité de maintenir à une faible valeur la largeur de la gorge; Quand on décole les ressorts 12, 16, l'écart entre ressorte doit être mesuré parallèlement: et non plus normalement, à l'axe de la gorge, et par conséquent sa valeur peut entre choisie indépendamment de la largeur de a gorge. Egalement, avec des ressorts décalés, les extrémités libres de ces ressorts peuvent traverser toute la largeur de la. gorgez Qu'elles se déplacent ainsi constitue en réalité un avantage, car si. elles le font, un contact sera établi avec le bloc de contact correspondant, chaque cois qu'une carte sera insérée dans la gorge, que la carte soit insérée ou non dans le plan médian de la gorge. En conséquence, la largeur de la gorge ne dépend pas de l'épaisseur de la carte 19. En outre, si l'on choisit un taux d'élasticité approprié pour les ressorts 2 169 il est possible de faire en sorte que öa pression exercée à l'extrémité libre d'un ressort soit constante en chaque point de la course de cette extrémité à travers toute le largeur de la gorge, Il est également possible de prévoir un contact indicateur 38 dans un des contreforts 28 sur lequel l'extrémité libre d'un des ressorts 12 repose en l'absence de touce carte 19 dans la pièce 22. Le contact indicateur 38 est relié une broche 39, et peut servir à indiquer de manière positive que la carte 19 a été retirée de la gorge te Avec ses ressorts 12 16, qui traversent toute-la largeur de la gorge, le connecteur peut s'accomoder d'un gauchisseruent de la carte 19D Cela permet non seulement un accroissement de la longueur du connecteur mais aussi un accroissement de la course de la carte 19, c'est-à-dire un accroissement de al profondeur d de la gorge 22. Ceci permet à son tour de prévoir des on- tacts de repos qu sont ouverts par l'insertion d'une carte. Un tel contact est réalisé par les ressorts 29, 30 représentés Fig. 4a à 6b. De mêne que es ressorts 12, 16, les ressorts 29, 30 sont logés dans de@ rainures 31, 32 ménagées dans les parois 13, 17. Contrairement aux ressorts 12, 16, les ressorts 29, 30 font contact l'un avec l'autre dans le plan médian de la gorge. Dans la forme de réalisation représentée Fig. 4a à 6b, la rainure 3@ est directement opposée à la rainure 32, et les contreforts sont modifiés, comme représenté en 24, 26, pour rendre cette disposi tion possible. Quand on insère une carte 19 dans la forge 22, elle passe par un stade intermédiaire représenté Fi. 5a, 5. A ce stade, les ressorts 12, 16 ont eté actionnés ;e la manière déjà discutée. Les ressorts 29, 30 ne sont pas actionnés. La carte 19 complète alors sa course, et l'on doit noter que les blocs de contact 20, 21 sont suffisamment longs pour permettre ce mouvement audition- nel. Durant la fin de la course, les ressorts de contact 29, 30 sont séparés l'un de l'autre par la carte isolante 19, ce qui provoque une rupture de contact. Comme représenté Fig. 6b, les ressorts 29, 30 ne portent sur aucun bloc de contact de la carte 19, Dans une autre construction représentée en variante Fig. 7, le contact de repos est constitué par des ressorts de contact 29a, 30a, qui font contact l'un avec autre dans le plan médian de la gorge. Les ressorts 29a, 30a, sont logés respectivement dans des rainures 33, 34 ménagées dans les parois 13, 17. Les rainures 33, 34 occupent des positions relatives décalées, et pourraient servir, si on le désirait, à recevoir des ressorts 12, 16. Pour réaliser un contact dans le plan médian de la gorge, les ressorts 29a, 30a se terminent par un coude 35, 36. Un connecteur conforme à l'invention, qui est pourvu d'un contact additionnel de repos, est particulièrement utile quand des cartes identiques se retrouvent en un certain nombre de postes le long d'une barre-omnibus. Si l'on se réfère à la Fig. 8, une barre-omnibus 37 est sortie en trois postes X, Y, Z. A chaque poste, une carte 19 porte une résistance de charge R. En X, la carte 19 est représentée complètement extraite d'un connecteur; en Y, la carte est partiellement insérée dans le connecteur, et en Z, elle est entièrement introduite. i; chaque poste est prévu un connecteur dont seuls les ressorts de contact 12, 16, 29, 30 sont représentés. Les ressorts 12, 16 assurent ce auton appellera un contact de travail, et les ressorts 29, 30 un contact de repos. A chaque poste X, Y, Z, la barre-omnibus 37 est connectée, du cRté alimentation, à un ressort 12 du contact de travail et à un ressort 29 du contact de repos. Du ctté retour, la barre 37 est reliée à l'autre ressort 16 du contact de travail et à l'autre ressort 30 du contact de repos. Gracie à cet agencement, la continuité de la barre-omnibus 37 est assurée, que la carte 19 soit insérée dans le connecteur, ou extraite du connecteur à l'un quelconque des postes X, Y, ou Z. En outre l'insertion ou le retrait de la carte stcperent l'un et l'autre sans interrompre la barre-omnibus 37, la résistance de charge R étant court-circuitée par les ressorts 2, 30 du contact de repos, tanais que les ressorts 12, 10 du contact de travail sont actionnés. Un connecteur conforme à l'invention peut comporter de nombreux contacts de travail, dans le sens défini pour ce terme dans le paragraphe précédent, avec ou sans contacts additionnels de repos. L'accroissement de la course de la carte, rendu possible par l'accroissement de profondeur de la gorge, permet de faire varier la longueur des ressorts de contact, et la position des blocs de contact. Cela, à son tour, permet de mettre en service des circuits de la carte suivant une séquence déterminée durant l'insertion de la carte dans le connecteur. I1 est également possigle de prévoir sur une carte des blocs faisant contact avec les ressorts d'un contact de repos après outils ont été séparés par l'insertion de la carte dans un connecteur. es constructions employant des ressorts à lame pour les ressorts de contact, sont probablement les plus appropriées, bien que d'autres constructions soient possibles. Par exemple on peut utiliser des ressorts hélicaidaux comportant des patins de contact d'une forme convenable. On a admis, dans la description précédente, que, quand aucune carte 19 n'est présente dans la gorge 22, les extrémités libres des ressorts 12, 16 d'un contact de travail peuvent toucher la paroi de la gorge opposée à celle à laquelle ils sont fixés. Ce sera probablement l'agencement le plus usuel. I1 n'est pas essentiel, toutefois, que les extrémités libres touchent effectivement les parois opposées; des résultats satisfaisants peuvent être obtenus sans cela, pourvu que les extrémités libres des ressorts stapprochent des parois opposées de la gorge à une distance moindre que l'épaisseur de la carte 19. REVENDICATIONS 10) Connecteur électrique pour circuits sur cartes, comprenant un corps en matière isolante présentant une gorge et pourvu d'une rangée de ressorts conducteurs de contact le long de chaque paroi de la gorge, caractérisé en ce que les ressorts des deux rangées sont décalés les uns par rapport aux autres, et en ce que chaque ressort de contact a une extrémité fixe par rapport à une paroi de la gorge, autre extrémité du ressort de contact étant capable de toucher la paroi opposée de la gorge. 20) Connecteur conforme à fa revendication l, dans le quel l'extrémité d'un ressort ae contact qui est fixe par rapport à une paroi de la gorge est disposée dans une rainure, entre deux contreforts ménagés dans ladite paroi de la gorge, l'autre extrémité du resssort de contact étant capable de toucher la paroi opposée de la gorge sur un contrefort compris entre deux rainures dans la paroi opossée de la gorge. 3 ) Connecteur conforme à la revendication 2, dans lequel une rainure d'une paroi est capable de recevoir l'autre extrémité d'un ressort de contact sort une extrémité est fixe par rapport à la paroi contenant la rainure. 4 ) Connecteur conforme aux revendications 2 et 3, dans lequel un contrefort ménagé dans une paroi de la gorge contient un contact indicateur capable d'assurer un contact physique et électrique avec un ressort de contact ayant une extrémité fixe par rapport à la paroi opposée de la gorge. 5 ) Connecteur conforme aux revendications 1, 2, 3, ou 4, dans lequel un ressort de contact est du type ressort à lame. 6 ) Connecteur conforme à l'une quelconque des revendi cations 1 à 5, dans lequel le taux d'élasticité d'un ressort de contact et est tel que l'effort exercé à son autre extrémité est pratiquement constant et un point quelconque de la course que peut parcourir ladite autre extrémité. 7 ) Connecteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, qui comprend une paire de ressorts de contact constituant un contact de travail, et une paire de ressorts addition nels, dont l'un est fixé à une paroi de la gorge-, et l'autre à la paroi opposée, les ressorts additionnels étant capables de venir au contact l'un de l'autre sensiblement dans le plan médian de la gorge, pour constituer un contact de repos. 80) I)ispositif électrique de contact en deux comprenant d'une part une carte portant des blocs de contact, et d'autre part un connecteur qui comprend un corps en matière isolante présentant une gorge et portant une rangée de ressorts conducteur de contact l@ long de chaque paroi de la gorge, dans lequel les ressorts des rangées sont @écalés les uns par rapport aux autres et sont capables d'assurer un contact physique et électrique avec les blocs de contact correspondant, quand la carte a été insérée dans la gorge, et dans lequel chaque ressort de contact a une extrémité fixe par rapport à une paroi de la gorge, l'autre extrémité étant capable, quand la carte a été retirée de la gorge, de s'approcher de la paroi opposée à ne distance qui est inférieure a l'épaisseur de la carte"