Brevet FR2587551A1 — publié le 19870320

i La présente invention concerne un dispositif desti- né à réaliser la terminaison de câbles électriques, et elle porte plus particulièrement sur un connecteur consistant en une fiche modulaire. Dans l'industrie téléphonique, on a trouvé commode depuis de nombreuses années d'utiliser des fiches et des ré- ceptacles modulaires pour interconnecter des combinés et des bases de postes téléphoniques, ainsi que des équipements associés. L'utilisation d'un tel équipement modulaire est même également avantageuse pour des claviers et des terminaux de visualisation vidéo. Une fiche modulaire accomplit la fonction de termi- naison pour un ou plusieurs fils individuels dans un bottier diélectrique qui se connecte commodément à un réceptacle mo- dulaire associé et qui assure la continuité électrique entre eux. Les fiches modulaires comprennent un boîtier diélectri- que comportant un ensemble de conduits, chacun d'eux recevant un conducteur individuel entouré par une matière isolante relativement souple. Après avoir positionné des conducteurs isolés dans le bottier diélectrique, on insère dans des fentes du bottier des bornes métalliques dont une extrémité comporte une ou plusieurs arêtes vives (dents), de façon à percer l'isolant et à établir un contact électrique avec le conducteur. L'autre extrémité de la borne comprend une sur- face prévue pour établir un contact électrique avec des fils incorporés dans un réceptacle adapté. Le brevet des E.U.A. n 3 761 869 montre un exem- ple ancien d'un tel dispositif de connexion. Dans ce brevet, chaque borne comporte plusieurs lames pointues destinées à pénétrer dans la matière isolante d'un conducteur, ainsi que dans le conducteur lui-même. Cette technique fonctionne très bien avec un conducteur à torons de fil fin, ou avec du fil multibrin, mais on rencontre certains problèmes lorsqu'on utilise du fil non divisé. En effet, les dents individuelles peuvent sectionner le fil non divisé au moment du montage de la fiche, et au bout d'un certain temps il peut se produire une séparation entraînant l'ouverture du circuit électrique. Le brevet des E.U.A. n 4 431 246 décrit un con- tact à percement d'isolant, prévu pour l'utilisation avec du fil non divisé. Ce brevet montre un contact de borne compor- tant trois dents avec les dents adjacentes biseautées dans des directions opposées au niveau de leur bord inférieur. Lorsque la borne est appliquée correctement en contact di- rect avec le fil isolé non divisé, les dents adjacentes pé- nètrent dans l'isolant et elles établissent en outre un contact électrique avec le fil non divisé, de part et d'au- tre de son axe. Les dents sont biseautées au niveau du bord inférieur et sont de façon générale effilées de façon à être plus minces en bas qu'à l'endroit auquel elles sont reliées à la partie supérieure de la borne. Cette technique particu- lière repose également sur le positionnement correct d'un conducteur isolé pour permettre la réalisation d'une conne- xion électrique acceptable. On a cependant trouvé que bien que l'utilisation d'éléments biseautés et-effilés procure une certaine maîtrise dans la réalisation d'une connexion correcte entre des bornes métalliques et des conducteurs, une maîtrise encore plus grande est souhaitable. L'invention a donc pour but de procurer une fiche modulaire pour réaliser la terminaison de câbles électriques équipés de conducteurs en fil non divisé, sans sectionner le fil au cours du montage. Un autre but de l'invention est d'assouplir les tolérances associées à la réalisation d'éléments biseautés et effilés et au placement des conducteurs, pour établir des connexions homogènes et fiables entre des bornes métalliques et des conducteurs en fil non divisé. Le connecteur de l'invention est conçu de façon à réaliser la terminaison d'un cordon ou d'un câble comportant un ensemble de conducteurs isolés en fil non divisé. Le con- necteur comprend un bottier diélectrique destiné à recevoir e des conducteurs en fil non divisé dans des conduits, et à recevoir des bornes métalliques dans des fentes, dans le but de les relier électriquement. Chaque fente est associée à un conduit individuel et est orientée de façon pratiquement perpendiculaire à celui-ci. Les fentes du boîtier diélectri- que s'étendent dans la direction du conduit et elles compor- tent dans leurs parois verticales des surfaces de came (pro- tubérances) qui ont pour action d'écarter les dents adjacen- tes d'une borne insérée, dans des directions opposées de part et d'autre de l'axe d'un conducteur qui se trouve, dans le conduit associé. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, chaque borne comprend trois dents destinées à enserrer un fil non divisé sur des côtés adjacents opposés, ce qui fait que les forces opposées s'équilibrent à l'inté- rieur de la borne elle-même. Chaque fente du boîtier dié- lectrique comprend une paire de parois latérales qui se font face à faible distance, et les parois comportent des surfa- ces de came espacées et alternées qui ont pour fonction d'écarter dans des directions opposées des dents adjacentes d'une borne insérée. Une caractéristique de l'invention consiste en ce que les surfaces de came sont moulées dans le boîtier dié- lectrique, ce qui élimine le coût associé à la réalisation de bornes métalliques ayant des dents effilées et biseautées de façon précise. Les surfaces de came sont de préférence placées à la jonction entre chaque fente et son conduit associé; et de cette manière, les dents de chaque borne sont écartées de manière définie pour pénétrer dans l'iso- lant et pour enserrer le conducteur avec une plus grande précision. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 représente une installation de poste téléphonique et diverses interconnexions électriques asso- ciées, utilisant des fiches modulaires construites conformé- ment aux principes de l'invention; La figure 2 est une vue en perspective d'une fiche modulaire, montrant spécialement l'une des bornes d'un en- semble de bornes devant être logée dans une fente parmi un ensemble de fentes de réception de borne dans le boîtier de la fiche; La figure 3 est une vue de dessus du boîtier de fiche de la figure 2 conforme à l'invention; La figure 4 est une coupe d'une fiche modulaire construite conformément aux principes de l'invention; La figure 5 représente un système d'interconnexion complet utilisant-une-fiche et un réceptacle modulaire, et cette figure montre spécialement les principaux composants qui interviennent dans la réalisation d'une interconnexion mécanique et électrique; Les figures 6a et 6b sont des vues de face et de côté d'une borne métallique utilisée en relation avec le boîtier de fiche de l'invention; Les figures 7a, 7b et 7c sont des coupes d'une partie de la figure 3 montrant la coopération entre la borne métallique des figures 6a, 6b et les parois latérales du boîtier de la fiche à divers stades d'insertion; et La figure 8 montre diverses formes d'une surface de came incorporée dans la paroi latérale d'un boîtier de fiche conforme à l'invention. La figure 1 montre diverses interconnexions élec- triques associées à une installation téléphonique qui uti- lisent des fiches modulaires. Le poste téléphonique 100 comprend un combiné 110 et une base de poste 120 intercon- nectés par un cordon rétractile 402. La prise 180 est con- nectée à la base 120 du poste téléphonique parleecordon i ligne 401 et à la prise 181 par le cordon de distribution 403. Chacun de ces cordons est équipé d'une fiche modulaire dé- signée par la référence 200, pour établir un contact élec- trique par l'intermédiaire d'un réceptacle modulaire. L'in- vention réside dans une structure perfectionnée pour des fiches modulaires qui est essentiellement avantageuse pour des cordons comportant des conducteurs en fil non divisé, comme le cordon de ligne 401 et le cordon de distribution 403. On peut également utiliser l'invention avec des cor- dons comportant des conducteurs multibrins ou à torons de fil fin, comme le cordon rétractile 402, mais de façon moins avantageuse. En considérant la figure 2, on voit une vue plus détaillée de la structure de la fiche modulaire 200. La fiche modulaire 200 comprend un boîtier de fiche 220 et un certain nombre de bornes métalliques 600 prévues pour être insérées dans un nombre correspondant de fentes 201-n qui sont formées dans le boîtier. Sur la figure 2, huit fentes de réception de borne sont représentées à titre d'exemple, chacune d'elles descendant depuis la surface supérieure du bottier de fiche 220 jusque dans un conduit de réception de conducteur qui contient l'un des fils du cordon 400. La structure d'une fiche modulaire est bien con- nue et est décrite dans plusieurs brevets. Le brevet des E.U.A. n 3 761 869 décrit des boîtiers constitués par des éléments diélectriques multiples, tandis que le brevet des E.U.A. n 3 954 320 décrit un seul élément diélectrique (construction monobloc). Bien qu'il ne soit pas limité à un mode de réalisation particulier, le boîtier de fiche 220 de l'invention est un boîtier rigide monobloc formé à partir d'une matière diélectrique telle que le polycarbonate. Le bottier comprend uneuextrémité libre ou de terminaison 202 et une extrémité d'entrée de cordon 203 comportant une ou- verture d'entrée de cordon évasée conçue pour entourer de façon générale la périphérie extérieure du plus gros cordon 400 pouvant être monté dans le boîtier de fiche 220. Le boîtier de fiche 220 comprend en outre une ré- gion d'ancrage pour les conducteurs, 230, qui est déviée vers le bas au cours de l'assemblage pour ancrer les conduc- teurs en contact avec le fond de la chambre, afin d'éviter la transmission au conducteur des efforts s'exerçant sur le cordon. Un tel ancrage est décrit dans les brevets des E.U.A. n 3 860 316 et 4 002 392. La fiche modulaire 200 comporte également un ancrage pour la gaine, réalisé par l'intermé- diaire de l'élément 240. Une languette 250 est prévue pour verrouiller la fiche 200 à l'intérieur d'un réceptacle asso- cid, et son fonctionnement est décrit dans le brevet des E.U.A. n 4 148 539. La figure 3 montre une vue de dessus du bottier de fiche 220, montrant plus particulièrement les fentes de ré- ception de bornes 201-1 à 201-8. Dans un but d'illustration, la fente 2018 est représentée avec trois surfaces de came 210-1, 210-2 et 210-3 qui sont respectivement disposées le long de côtés opposés de la fente 201-8. On voit également dans la fente 201-8 deux paires de nervures de centrage 211-1 et 211-2. Ces nervures contribuent à guider la borne 600 pendant sa pénétration dans la fente 201-8, ce qui est important du fait que la borne est un peu plus mince que la fente elle-même. Comme il est représenté, les surfaces de came 210 écartent les dents d'une borne dans une direction perpendiculaire à la direction d'insertion. Il faut noter que ces surfaces de came peuvent faire un petit angle par rapport à l'axe longitudinal du boîtier de fiche 220, de façon que les dents de la borne soient vrillées au cours de l'insertion, grâce à quoi un bord latéral de la dent entail- le le fil isolé. La conception des surfaces de came individuelles incorporées dans le bottier de fiche vise à faciliter le moulage. Les surfaces de came décrites ont une forme légère- ment pyramidale dans la mesure o elles s'élargissent lors- qu'on se dirige vers le bas. On peut donc extraire aisément un insert de moulage, qu'on utilise pour former les surfaces de came pendant le processus de moulage. De façon avantageu- se, cette forme pyramidale convient parfaitement pour écar- ter les dents d'une borne métallique. Les figures 4, 7a-7c et 8 montrent de façon plus détaillée des formes pour ces surfaces de came. La figure 4 montre une coupe de la fiche modulaire considérée, avec le cordon 400 introduit à l'intérieur. En considérant à nouveau les surfaces de came portant la réfé- rence 210, on note que la surface 212 est la partie en pente descendante de la surface de came qui écarte les dents de la borne métallique insérée. Parmi d'autres formes pour la sur- face de came, on peut citer des surfaces présentant des épaulements discrets et des surfaces continues ayant des parois latérales en pente linéaire, parabolique ou exponen- tielle (voir par exemple la figure 8). La figure 4 montre en outre l'insertion du cordon 400 dans le bottier de fiche 220. Le cordon 400 comprend une gaine qui entoure un ensem- ble de fils isolés similaires au fil 410 qui est représen- té, et le conducteur 420 placé à l'intérieur de l'isolant. Comme indiqué précédemment, la languette 240 assure l'an- crage du cordon, tandis que l'ancrage des fils individuels est obtenu par l'enfoncement de la région 230. Le conducteur 420 est représenté dans un but d'illustration dans son conduit, avec son isolant enlevé, prêt pour la connexion électrique et mécanique avec une borne métallique à insérer. Le boîtier de fiche 220 comprend des conduits qui se trouvent au fond de chacune des fentes 201-1 à 201-8 et qui sont perpendiculaires à ces dernières. La figure 5 montre un assemblage complet d'une fiche et d'un réceptacle modulaires, comprenant tous les éléments princi- paux nécessaires pour établir une connexion électrique et mécanique entre des fiches et des réceptacles modulaires. En considérant la figure 5, on note que le bottier de fiche 220 facilite l'interconnexion entre un conducteur du cordon 400 et un conducteur du réceptacle modulaire 500. Les fiches et les réceptacles modulaires sont conçus dans le but de préserver l'intégrité de cette connexion électri- que. La connexion électrique comprend une première connexion entre le fil 520 du réceptacle et la borne métallique 600, et une seconde connexion entre la borne métallique 600 et le conducteur 420. Le réceptacle modulaire 500 comprend un ensemble de fils 520 qui établissent un contact électrique avec les bornes métalliques insérées dans le bottier de fiche. Lors- que la fiche modulaire 220 est introduite dans le réceptacle modulaire 500, chacun des conducteurs 520 est dévié dans la direction d'introduction. La force exercée sur les conduc- teurs ne dépasse cependant pas leur limite élastique, et il existe une force élastique de rappel entre le conducteur 520 et la languette 610 de la borne métallique 600, qui main- tient une bonne connexion électrique. Le conducteur 520 et la borne métallique 600 sont de façon caractéristique en un alliage de bronze phosphoreux pour la résistance mécanique, et ils comportent une couche superficielle en métal précieux pour procurer une faible résistivité et pour assurer la pro- tection contre la contamination. L'épaulement 251 de la lan- guette de verrouillage 250 coopère avec le réceptacle 600 pour maintenir mécaniquement la fiche et le réceptacle mu- tuellement accouplés. La borne métallique 600 comprend des dents adjacentes 630 placées sur les côtés opposés du con- ducteur en fil non divisé 420. Les surfaces de came du boî- tier de fiche 220 commencent à écarter les dents; ensuite, la venue en contact avec le fil non divisé lui-même achève l'action. Le contact électrique est assuré et le conducteur 420 n'est pas sectionné. Les figures 7a, 7b et 7c montrent de façon plus détaillée cette opération de percement. Les figures 6a et 6b montrent un mode de réalisa- tion particulier d'une structure de borne métallique. Cha- cune des bornes 600 est plate et en forme de lame, et elle est réalisée à partir d'une bande de matière conductrice de l'électricité, comme par exemple un alliage de laiton ou de bronze phosphoreux. La borne a une hauteur totale de 4,06 mm (y compris la languette en saillie de 0,51 mm), une largeur totale d'environ 3,40 mm, et une épaisseur de 0,30 mm. L'utilisation de surfaces inclinées dans les parois latéra- les du boîtier de fiche permet avantageusement d'utiliser une lame étroite (c'est-à-dire 0,30 mm au lieu de 0,36 ou 0,41 mm). Lorsque la borne 600 est complètement logée dans le boîtier de fiche 220, les dents 630 percent l'isolant du fil électrique 410 et viennent en contact électrique avec ce dernier. La borne 600 comprend également des barbes latéra- les 620 qui s'enfoncent dans les parois latérales des fentes 201-1 à 2018 du bottier de fiche 220, pour faire en sorte que la borne 600 soit retenue de façon sûre dans le boîtier de fiche. Pour établir le contact avec un composant externe, la borne 600 comprend une partie de contact externe. Dans un mode de réalisation préféré, la partie de contact externe présente une configuration qui comprend une saillie en forme de languette 610 qui s'étend à partir du corps de la borne 610 et qui est disposée de façon dissymétrique par rapport à celuici. Lorsque la borne 600 est correctement orientée dans la fente 201, la saillie 610 est placée à côté de l'ex- trémité de terminaison 202 du boîtier de fiche 220. Pour donner une surface lisse au métal de la borne et pour assurer la protection contre la corrosion, la quasi- totalité de sa surface est recouverte d'une couche de nickel de 2,5)m. On applique généralement le nickel ainsi qu'une- matière métallique supplémentaire en utilisant par exemple un traitement d'électrodéposition. Le nickel est en outre revêtu d'une couche superficielle d'or de 125 nm. Cette cou- che d'or relativement mince procure une faible résistance d'insertion et de meilleures performances de contact pour les dents 630, en maintenant la zone de surface dans une condition stable. Des surfaces sélectionnées de la borne 600, comme la saillie 610, sont revêtues d'une matière métallique sup- plémentaire, comme par exemple de l'or, pour améliorer la connexion électrique entre le fil de contact du réceptacle (conducteur 520) et la borne. La figure 6b montre une vue latérale de la borne métallique 600. Les dents 630 de la borne sont formées de façon à comporter un décalage dans la région de l'épaulement 640, de façon à faciliter l'insertion de la borne dans le bottier de fiche. De plus, l'épaisseur des dents est réduite par rapport à celle du corps de la borne, ce qui réduit la force nécessaire pour écarter les dents pendant l'opération d'insertion. Des dents adjacentes sont décalées dans des di- rections opposées et sont biseautées dans la direction du décalage, à leur partie inférieure, pour faciliter encore davantage l'insertion dans le bottier de fiche. Bien qu'un mode de réalisation préféré de l'invention utilise des dents qui sont déformées avant l'insertion, l'utilisation de sur- faces de parois latérales inclinées rend ceci inutile dans une large mesure. Les figures 7a, 7b et 7c représentent une coupe d'une région particulière (désignée par 7-7 sur la figure 3) de la borne métallique 600 au cours de divers stades d'in- sertion dans la fente 201 du bottier de fiche 220. On envi- sagera cependant tout d'abord les dimensions associées à la fente de réception de borne. Le bottier de fiche 220 est construit de faon que l'écartement entre des fentes de réception de borne 201 adjacente ait une valeur nominale de 1, 02 mm et que la fente de réception de borne elle-même ait une ouverture de 0,56 mm à la surface supérieure du bottier. La distance de la surfa- ce supérieure du bottier jusqu'au sommet du conduit corres- pond à une profondeur importante et la largeur correspondan- te est de 0,86 mm. La figure 7a montre le premier stade d'insertion dans lequel la surface biseautée 650-1 vient en contact avec la surface inclinée 211 pendant l'insertion, si la borne 600 n'est pas alignée verticalement. Sur la figure 7b, la partie biseautée de la dent 630-1 est représentée en contact avec la surface inclinée 212, et la déviation de la dent commence. La figure 7c montre le stade d'insertion final dans lequel la dent 630-1 a percé l'isolant du fil 430 et est venue en contact avec le conducteur 420. Du fait que des dents adjacentes de la borne sont écartées dans des directions opposées, le conducteur non divisé 420 est en- serré fermement et les efforts internes sont confinés à l'intérieur de la borne et ne sont pas transmis au boîtier de fiche lui-même. En considérant maintenant le dessin de la figure 8, on voit diverses formes d'une surface de came qui en- trent dans le cadre de l'invention. Ces formes sont présen- tées dans un but d'illustration et ne sont pas limitatives. Dans ces conditions, les noms de ces surfaces peuvent di- férer, et on les désigne par diverses appellations telles que protubérances, surfaces de came, surfaces inclinées, bosses, etc. Il est néanmoins clair que toutes les excrois- sances de ce type dans les parois latérales d'une fente de réception de borne ont pour fonction d'écarter de manière définie les dents d'une borne pendant l'insertion, ce qui permet d'obtenir les avantages indiqués. Sur la figure 8, le boîtier de fiche 220 est représenté avec diverses sur- faces de came (810, 820, 210, 830) qui s'étendent à partir d'une surface supérieure extérieure vers le conduit de ré- ception de conducteur 213, qui maintient un conducteur isolé à fil non divisé (non représenté). La surface de came 210 comporte des parties en pente descendante 211 et 212, à titre d'exemple d'une surface présentant un épaulement discret. Cette surface particulière est utilisée dans les figures 3-7c. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Connecteur électrique destiné à constituer la terminaison d'un cordon comportant un ensemble de conduc- teurs isolés, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier diélectrique contenant un certain nombre de conduits de ré- ception de conducteurs qui s'étendent de manière générale en ligne droite à partir d'un côté du boîtier vers un côté opposé de celui-ci, et contenant en outre un nombre identi- que de fentes associées destinées à recevoir des bornes comportant un ensemble de lames capables de percer un iso- lant et d'établir un contact électrique avec les conducteurs logés à l'intérieur du boîtier diélectrique, chaque fente s'étendant horizontalement dans la direction du conduit et s'étendant verticalement depuis le sommet du boîtier jusque dans le conduit, chaque fente comprenant une paire de parois latérales disposées face à face et ayant des surfaces de came disposées le long des parois, en séquence alternée, grâce à quoi des lames adjacentes de chaque borne sont écar- tées de façon définie dans des directions opposées par les surfaces de came lorsqu'on insère la borne dans le boîtier. 2. Connecteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque surface de came se trouvant sur une paroi latérale s'approche continuellement de la paroi latérale en regard, ou reste à une distance pratique- ment fixe de cette paroi, en descendant depuis le sommet du boîtier vers le conduit de réception de conducteur. 3. Conducteur électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque surface de came s'élargit dans une direction parallèle aux parois latérales, en descendant depuis le sommet du boîtier vers le conduit de réception de conducteur, grâce à quoi on peut aisément retirer des inserts de moule pendant la fabrication du boîtier diélectrique. 4. Connecteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque fente comprend des première et troisième surfaces de came formées sur une paroi latérale, et une seconde surface de came formée sur la paroi latérale en regard, entre les première et seconde surfaces de came. 5. Connecteur électrique selon la revendication 1, consistant en une fiche modulaire destinée à établir une connexion électrique entre un conducteur et un composant externe à la fiche, caractérisé en ce qu'il comprend: un bottier diélectrique qui comporte une extrémité de réception de conducteur et une extrémité de terminaison, ce boîtier comprenant un conduit destiné à retenir une partie d'extré- mité du conducteur, et une fente de réception de borne qui communique avec ce conduit et est alignée avec lui, et qui s'ouvre dans une surface extérieure du boitier, cette fente de -réceptionr--de-borne-comprenant une paire de parois laté- rales, pratiquement parallèles l'une à l'autre, chacune d'elles comportant au moins une surface en rampe inclinée vers l'autre paroi latérale, la surface en rampe étant la plus proche de l'autre paroi latérale au voisinage du con- duit; et une borne en forme de lame plate, conductrice de l'électricité, placée dans la fente de réception de borne, cette borne comprenant un corps et une partie de contact interne qui s'étend à l'intérieur du conduit, à partir du corps, pour établir un contact électrique avec le conducteur aligné, la partie de contact interne comprenant un ensemble de dents parmi lesquelles les dents adjacentes sont écartées dans des directions opposées sous l'effet de la venue en contact avec les surfaces en rampe dans les parois latérales. 6. Connecteur électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie de contact interne de la borne comprend trois dents ayant une épaisseur pratiquement uniforme qui est inférieure à l'épaisseur du corps de la borne, ce qui a pour effet de réduire la force nécessaire pour écarter les dents. 7. Connecteur électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le corps et la partie de contact in- terne de la borne sont pratiquement dans le même plan, et l'une des dents est légèrement déformée de façon à se trou- ver d'un côté du plan tandis que les deux autres dents se trouvent de l'autre côté du plan précité, ce qui a pour effet de faciliter l'insertion de la borne dans la fente de réception de borne.