Brevet FR2829880A1 — publié le 20030321

Ensemble connecteur coaxial La présente invention a pour objet un ensemble de connecteurs coaxiaux comportant notamment une fiche mâle et une prise femelle complémentaires l'un de l'autre. Elle trouve plus particulièrement son utilisation dans le domaine des connecteurs de type"jack", notamment pour assurer des fonctions de charge. Dans l'état de la technique, on connaît des connecteurs coaxiaux comportant chacun respectivement deux contacts électriques : un premier contact de charge et un deuxième contact de masse. Par ailleurs dans le cadre des connecteurs de type"jack de charge", des dimensions géométriques standardisées sont en vigueur. Cette standardisation des dimensions permet d'augmenter la compatibilité des connecteurs entre eux, et donc la compatibilité des dispositifs électroniques à charger avec des moyens de charge. L'intérêt de l'invention est de proposer, tout en respectant ces dimensions standardisées, un connecteur comportant un contact supplémentaire. Dans l'état de la technique, on connaît de l'enseignement du document US-A-6,056, 602, un jack électrique comportant un premier connecteur et un deuxième connecteur. Le premier connecteur, appelé prise femelle, comporte un contact picot cylindrique et une douille conductrice isolés l'un de l'autre. Le contact picot est disposé selon un axe de symétrie axial de la douille, celle-ci étant de préférence cylindrique. Le contact picot assure par exemple une fonction de contact de charge, alors que la douille conductrice assure une fonction de continuité de masse. Le deuxième connecteur, appelé fiche mâle, comporte un réceptacle prévu pour y recevoir la prise femelle, ce réceptacle étant formé dans un support isolant de la fiche. Ce réceptacle présente des lames de contact ressort présentées pour venir au contact du contact picot et de la douille conductrice insérés dans ce réceptacle. Notamment, dans ce réceptacle s'étendent trois lames de contacts ressort. Deux premières lames sont formées par découpe dans une feuille métallique, et ensuite par pliage d'un motif découpé dans cette feuille, de manière à former des ressorts élastiques. Ces deux premières lames sont prévues pour venir s'appuyer contre le contact picot. La troisième lame de contact ressort peut être réalisée de la même manière, mais est prévue pour venir en appui contre un pourtour extérieur de la douille conductrice de la prise femelle. Les trois lames de contact ressort présentent des pliages distincts, pour venir en différents points au contact de la prise femelle. Cette différence de pliage conduit également à proposer des pressions de contact différentes en fonction de la raideur du ressort ainsi formé. Selon ce document, le contact picot a une forme cylindrique à diamètre variable. En effet, le contact picot comporte une portion avant d'un diamètre D1, dans le prolongement d'une portion arrière d'un diamètre D2, tel que le diamètre D2 est supérieur au diamètre D1. Ainsi, lorsque le contact picot est inséré à l'intérieur du réceptacle de la fiche mâle, une première lame vient au contact de la première portion avant de diamètre D1, alors que la deuxième lame vient au contact de la deuxième portion arrière de diamètre D2. Ces deux premières lames de contact sont de préférence décalées selon un axe de symétrie centrale, à l'intérieur du réceptacle. L'axe de symétrie centrale peut être confondu avec un axe allongement principal du contact picot à l'intérieur du réceptacle. Ce double contact avec le contact picot permet d'améliorer la connexion avec le contact de charge de manière générale. En effet, quelque soit l'emplacement exact du contact picot dans ce réceptacle, la connexion est assurée, au moins, par l'intermédiaire de l'une des deux premières lames. Du fait de ces différences de diamètre, un espace libre entre un pourtour extérieur de ce contact picot et des parois du réceptacle est variable. Or les lames de contact ressort dépassent de cette paroi, et présentent une flexibilité différente en fonction de la forme pouvant être conférée à ces ressort dans un tel espace. La différence de diamètre du contact picot permet donc de présenter des lames de contact ayant des amplitudes de flexion différentes et donc assurant des contacts en pression différents. Dans l'état de la technique, ces connecteurs posent un problème. En effet, dans la mesure où l'on cherche à présenter un troisième contact sur des connecteurs coaxiaux de ce type, celui-ci doit nécessairement être présenté à l'extérieur du réceptacle. Le réceptacle ainsi monté et garni de lames de contacts ressort ne peut pas recevoir d'autres lames de contact, ni même recevoir une autre douille qui serait présentée par la prise femelle à l'intérieur de ce réceptacle. Cette autre douille devrait dans ce cas être concentrique de la première douille conductrice. Ainsi cette autre douille pourrait venir au contact du contact complémentaire disposé dans une partie arrière du réceptacle. Enfin les conditions géométriques standardisées ne sont pas respectées, avec une telle conception de connecteur coaxial. Sa forme structurelle étant modifiée, son enfoncement dans une fiche mâle standard ne peut plus être aussi profond. La rétention mécanique d'une telle connexion est alors faible. Dans d'autres solutions où cette troisième connexion est réalisée sur des pourtours extérieurs des connecteurs, les dimensions géométriques standardisées ne sont pas respectées. La compatibilité de ces connecteurs est donc diminuée. Par ailleurs de telles solutions ne remplissent pas non plus les critères de miniaturisation imposés pour l'ensemble des dispositifs électroniques portatifs, nécessitant d'être rechargé par l'intermédiaire d'une telle connecteurs coaxiaux. L'invention a pour objet de résoudre ce problème en proposant un ensemble de connecteurs coaxiaux comportant une fiche mâle et une prise femelle, dans lequel un contact picot de la prise femelle présente successivement, selon un axe d'allongement principal de ce contact picot, deux zones conductrices isolées l'une de l'autre et présentées sur un pourtour extérieur de ce contact picot. Ainsi, sur une première portion avant du contact picot, de diamètre D1, une première zone conductrice est présentée. Cette première zone conductrice est isolée d'une deuxième zone conductrice au niveau d'une zone intermédiaire isolante. La deuxième zone conductrice est disposée au niveau d'une portion arrière de ce même contact picot. La portion arrière présente un diamètre D2, ce diamètre D2 étant dans un exemple égal au diamètre D1. Le contact picot est inséré dans un réceptacle d'une extrémité avant de la fiche mâle. A l'intérieur de ce réceptacle, deux lames conductrices s'étendent pour venir au contact respectivement de la première zone conductrice et respectivement de la deuxième zone conductrice de ce contact picot. A cet effet, les lames conductrices présentent des extrémités de contact avec ce contact picot de préférences décalées selon ce même axe d'allongement principal. L'invention a pour objet un ensemble connecteur coaxial comportant une fiche mâle et une prise femelle complémentaires, la fiche mâle comportant une extrémité avant de connexion pour être insérée dans une cavité de la prise femelle, l'extrémité avant comportant un réceptacle à l'intérieur duquel s'étendent au moins deux lames de contacts isolées l'une de l'autre pour être connectées à un contact picot de la prise, l'extrémité présentant sur un pourtour extérieur une surface conductrice isolée des lames pouvant coopérer avec des languettes conductrices de la prise, caractérisé en ce que le contact picot présente une âme conductrice sur une première portion avant conductrice, cette âme étant partiellement entourée d'un isolant lui-même entouré d'une deuxième portion arrière conductrice, la première portion coopérant avec une première lame, et la deuxième portion coopérant avec une deuxième lame. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - Figure 1 : une vue en coupe longitudinale d'une prise femelle d'un ensemble connecteur selon l'invention ; - Figure 2 : une vue en coupe longitudinale d'une fiche mâle d'un ensemble connecteur selon l'invention. La figure 1 montre une prise femelle 1 selon l'invention. La figure 2 montre une fiche mâle 2 selon l'invention. La fiche mâle 2 et la prise femelle 1 sont complémentaires l'une de l'autre. Elles forment un ensemble connecteur coaxial. En effet, la fiche mâle 2 et la prise femelle 1 sont respectivement des connecteurs coaxiaux. Dans un mode de réalisation préférée, la prise femelle est montée à l'intérieur d'un boîtier d'un dispositif électronique autonome. Ce dispositif électronique autonome possède par exemple une batterie pour assurer son fonctionnement. La prise femelle 2 est alors prévue pour notamment recharger cette batterie, par l'intermédiaire de la fiche mâle 1 câblée et reliée à une source d'alimentation électrique. La prise femelle 1 comporte un boîtier 3 isolant, ce boîtier 3 étant de préférence de forme parallélépipédique. Ce boîtier 3 comporte une cavité 4 débouchant au moyen d'une ouverture 5 au niveau d'une face avant de connexion 6. La cavité 4 présente un diamètre intérieur 7 par exemple de l'ordre de 2,5, ou 3,5 millimètres. A l'intérieur de cette cavité 4, la prise femelle 1 présente un contact picot 8 de forme préférentiellement cylindrique. Ce contact picot 8 est disposé à l'intérieur de la cavité 4 de telle sorte qu'un axe de symétrie de révolution 9 de ce contact picot est orthogonal à un plan formé par la face avant 6. L'axe 9 correspond à un axe d'allongement principal du contact picot 8. Ce contact picot 8 constitue un premier contact de la prise femelle 1. Par ailleurs cette prise femelle 1 comporte un deuxième contact 10. Ce deuxième contact 10 comporte par exemple deux languettes élastiques 11 et respectivement 12 allongées à l'intérieur du boîtier 3 de manière à présenter leur zone du contact 13 à l'intérieur de la cavité 4. Les languettes élastiques 11 et 12 sont flexibles, elles peuvent être repoussées dans des logements 14 formés dans le boîtier 3. En effet, dans une position de repos, les languettes élastiques 11 et 12 présentent leurs zones de contact 13 à l'intérieur de la cavité 4 de telle sorte qu'un diamètre intérieur de cette cavité 4 au niveau de ces zones de contact 13 est légèrement inférieur au diamètre 7. Ainsi, lorsque la fiche mâle 2 est insérée dans la cavité 4, les zones de contact 13 sont contraintes contre un pourtour extérieur de cette fiche mâle 2, de telle sorte que les languettes élastiques 11 et 12 sont respectivement repoussées à l'arrière de leur logement respectif 14. Les languettes élastiques 11 et 12 sont par exemple obtenues par découpe dans une feuille métallique et ensuite par pliage de manière à former des coudes pour former ces zones de contact préférentiel 13. Des extrémités libres de ces languettes élastiques 11 et 12 sont retenues par l'intermédiaire de décrochements 15 du logement 14 empêchant ainsi ces languettes 11 et 12 de venir au contact du contact picot 8. Les décrochements 15 sont formés dans le boîtier 3. Les décrochements 15 servent par ailleurs de guides d'introduction de la fiche mâle 2 dans la cavité 4, au niveau de l'ouverture 5 de la face avant 6. Les languettes flexibles 11 et 12 comportent par ailleurs des pattes pour présenter un moyen de connexion au niveau d'une face inférieure 16 du boîtier 3. En effet, le boîtier 3 est par exemple monté sur une carte de circuit imprimé de telle sorte que cette face inférieure 16 vienne contre la carte de circuit imprimé. De préférence, la face inférieure 16 est orthogonale à la face avant 6. Ces moyens de connexion des languettes 11 et 12 dépassent légèrement de cette face inférieure 16 de manière à pouvoir assurer un contact en pression avec par exemple des pistes du circuit imprimé. Le contact picot 8 de la prise femelle 1 selon l'invention présente la particularité de présenter deux portions distinctes et indépendantes l'une de l'autre chacune étant conductrice pour pouvoir être reliée indépendamment à des dispositifs différents. Par exemple, le contact picot 8 comporte une première portion avant conductrice 17, et une deuxième portion arrière conductrice 18. Les portions 17 et 18 sont isolées l'une de l'autre par l'intermédiaire d'un isolant 19. Le contact picot 8 est réalisé de telle sorte que par exemple il comporte une âme conductrice 20, cette âme conductrice 20 étant de préférence cylindrique et présentant une extrémité cylindrique de large diamètre pour former la première portion avant conductrice 17. Cette extrémité cylindrique 17 présente de préférence une forme arrondie au niveau de son extrémité terminal 21. Cette extrémité 21 arrondie permet de facilité son introduction dans un réceptacle complémentaire. L'isolant 19 est monté autour de l'âme 20, mais sans recouvrir la première portion avant conductrice 17. Cet isolant 19 est par exemple tubulaire pour entourer tout un pourtour extérieur de l'âme 20 du contact picot 8. L'isolant 19 est monté de telle sorte qu'il assure une continuité du profil cylindrique de la première portion avant 17. Cet isolant 19 est en partie recouvert par la deuxième portion arrière conductrice 18. Une zone intermédiaire isolante 22 est laissée apparente sur un pourtour extérieur du contact picot 8, entre la première portion avant conductrice 17 et la deuxième portion arrière conductrice 18. La deuxième portion arrière conductrice 18 est par exemple formée par une feuille métallique conductrice enroulée sur un pourtour extérieur de l'isolant 19. Dans une variante elle peut être représentée par une douille montée autour de cet isolant. Cette deuxième portion arrière conductrice 18 assure une continuité du profil cylindrique de la première portion avant conductrice 17. La deuxième portion conductrice 18 comporte un tronçon élargi 23 au niveau d'une extrémité terminal arrière 24. L'isolant 19 protège l'âme 20 sur toute la longueur du contact picot 8 entourée de la deuxième portion arrière conductrice 18. Au niveau de l'extrémité arrière 24, l'âme 20 reste isolée du tronçon élargi 23. En effet, l'âme 20 dépasse d'une face arrière 25 du boîtier 3, de telle sorte que le tronçon élargi 23 dépasse moins de cette face arrière que l'âme 20 ellemême. En fait, le tronçon élargi 23 dépasse seulement d'une longueur nécessaire pour venir au contact d'un moyen de liaison 26. Ce moyen de liaison 26 propose du côté de la face inférieure 16 une patte flexible 27 pour venir de préférence s'appuyer contre une piste conductrice du circuit imprimé sur lequel la prise femelle 1 peut par exemple être montée. Ce moyen de liaison 26 permet de relier le tronçon élargi 23 et donc la deuxième portion arrière conductrice 18 au circuit imprimé. L'âme conductrice 20 dépasse légèrement plus de la face arrière 25 que la couche conductrice 23. Ainsi, l'âme 20 présente une extrémité libre 28 autour de laquelle est monté un deuxième moyen de liaison 29. Ce deuxième moyen de liaison 29 comporte également une deuxième patte flexible (non représentée), permettant à l'âme 20 d'être également reliée à une piste conductrice du circuit imprimé. Les deux moyens de liaison 26 et 29 sont séparés l'un de l'autre dans l'espace et ne sont donc pas en contact. En effet, chacun des moyens de liaison 26 et 29 comportent une plaque dressée perpendiculairement à l'axe 9, ces deux plaques étant décalées l'une par rapport à l'autre selon ce même axe 9. Ainsi, la prise femelle 1 comporte trois types de contacts distincts : la première portion conductrice 17, la deuxième portion conductrice 18, et enfin les languettes 11 et 12 de contact. Dans ce mode de réalisation, de préférence, la fonction de charge est effectuée par l'intermédiaire de la première portion avant de contact 17 et la fonction de masse est assurée par l'intermédiaire des languettes 11 et 12. La deuxième portion arrière conductrice 18 permet d'assurer une troisième fonction au cours du phénomène de charge. Par exemple, elle permet de véhiculer des informations fournies par l'intermédiaire du circuit imprimé, ces informations portant par exemple sur des grandeurs physiques telles que le niveau de charge de la batterie. Globalement, elle permet des fonctions de rétrocontrôle sur les phénomènes de charge. Elle peut également permettre d'autres fonctions du type contrôle du procédé de charge. Par ailleurs elle peut assurer une fonction de contact pilote. La fiche mâle 2 présente une extrémité avant de connexion 30 pour être insérée dans la cavité 4. Cette extrémité avant 30 dépasse de manière proéminente d'une face avant 31 d'un support isolant 32 à l'intérieur duquel cette extrémité avant 30 est montée. L'extrémité avant 30 comporte une ouverture 33 d'un diamètre intérieur 34. Le diamètre intérieur 34 est légèrement supérieur au diamètre extérieur du contact picot 8. En effet, lorsque l'on insère l'extrémité avant 30 à l'intérieur de la cavité 4, le contact picot 8 est inséré dans l'ouverture 33 à l'extérieur d'un réceptacle 35 de cette extrémité avant 30. Par ailleurs, un diamètre extérieur 36 de cette extrémité avant 30 est légèrement inférieur au diamètre intérieur 7 de la cavité 4. Ainsi, la cavité 4 est ajustée pour recevoir l'extrémité avant 30. D'autre part lorsque l'extrémité avant de connexion 30 est insérée dans la cavité 4, les languettes 11 et 12 viennent effectivement se contraindre par l'intermédiaire de leurs zones respectives de contact 13 sur le pourtour extérieur 37 de cette extrémité 30. Ce pourtour extérieur 37 est conducteur. En effet, l'extrémité avant de connexion 30 est recouverte d'une feuille métallique conductrice. Cette métallisation peut être également obtenue par technique MID. Par exemple, ce pourtour extérieur 37 comporte une échancrure 38 pour coopérer avec un décrochement complémentaire disposé à l'intérieur de la cavité 4. Par exemple, cette échancrure 38 coopère avec les zones de contact 13 des languettes 11 et 12. A l'intérieur du réceptacle 35, l'extrémité avant 30 présente deux lames de contact conductrices. Ces lames de contact conductrices respectivement 39 et 40 sont prévues pour coopérer respectivement et indépendamment l'une de l'autre avec respectivement la première portion avant conductrice 17 et respectivement la deuxième portion arrière conductrice 18. Ces lames conductrice 39 et 40 sont allongées à l'intérieur du réceptacle 35. Les lames conductrices 39 et 40 du réceptacle 35 de la fiche mâle 2 sont respectivement reliées dans une partie arrière du support 32 à des palettes de câblages pour être respectivement reliés à des coupelles de câblages enfin d'être relié à un câble disposé à l'intérieur du support 32. Le support 32 est surmoulé après câblage et assure une protection mécanique et un isolement électrique de la fiche mâle 2. Elles comportent chacune un bombement 41 et respectivement 42 en direction de l'axe 9. Les bombement 41 et 42 ne sont pas disposés en vis-àvis par rapport à cet axe 9. Ils sont décalés et leur projection sur l'axe 9 est telle qu'une distance entre les deux points projetés est supérieure à une largeur de la portion isolante 22 du contact picot 8. De plus, ces bombements 41 et 42 se projettent au niveau de l'axe 9 au niveau de zones dans lesquelles respectivement la première portion 17 et la deuxième portion 18 seraient également projetées lorsque le contact picot 8 est correctement enfoncé dans le réceptacle 35. En effet, étant donnée que les deux portions conductrice 17 et 18 comportent une projection sur l'axe 9 décalée, les bombements 41 et 42 sont eux même décalés selon ce même axe 9. Ainsi, le premier bombement 41 de la première lame 39 vient en contact avec la première portion avant de connexion 17. Ce bombement 41 est le plus enfoncé à l'intérieur du réceptacle 35. Par ailleurs, le deuxième bombement 42 vient au contact de la deuxième portion arrière conductrice 18. Les lames conductrices 39 et 40 sont obtenues par découpe dans une feuille métallique. Cette feuille métallique est ensuite allongée à l'intérieur du réceptacle 35 selon l'axe 9. Elles ne possèdent que des bombements 41 et 42, mais aucun repli sur elle même de manière à former un ressort. Les lames conductrice 39 et 40 sont donc élastiques et présentent respectivement des extrémités libres 43 et 44 en direction de l'ouverture 33. Ces extrémités libres 43 et 44 peuvent être fragiles. C'est pourquoi le diamètre intérieur 34 de l'ouverture 33 est nettement inférieur au diamètre intérieur 45 du réceptacle 35. En effet, lorsque le contact picot 8 est légèrement inséré dans le réceptacle 35, celui-ci ne vient pas encore au contact des extrémités avant respectivement 43 et 44. En effet, ces extrémités avant de connexion 43 et 44 sont protégés par l'intermédiaire d'un rebord 46 de l'ouverture 33. Ainsi dans un tel connecteur, même si un chant de faible épaisseur de la lame conductrice 39 ou 40 est proposée du côté de l'ouverture 33, celle ci ne risque pas d'être endommagée par les nombreuses connexions et déconnexions réalisées entre la prise 1 et la fiche 2. En effet, le rebord 46 empêche de telles détériorations. De plus, les extrémités avant 43 et 44 sont de préférence plaquées contre le pourtour intérieur du réceptacle 35, et ne sont donc pas présentées en vis-à-vis du contact picot 8. Enfin, dans un mode de réalisation préféré, elles sont chacune soutenues par un isolant 47 permettant de les rigidifier et d'autre part de les isoler. Cet isolant 47 est disposé d'un côté des lames conductrices de telle sorte qu'il tolère qu'elles viennent en connexion avec le pourtour extérieur du contact picot 8. La première lame conductrice 39 assure donc une continuité avec la fonction de charge. Le pourtour extérieur 37 de l'extrémité avant de connexion 30 assure la continuité de la masse. Et enfin, la deuxième lame de contact 40 assure la coopération avec la deuxième portion arrière conductrice 18, à savoir par exemple une fonction de contact pilote. Cette deuxième lame 40 peut également constituer un moyen de rétention mécanique du contact picot 8 à l'intérieur du réceptacle 5. Dans un exemple, un dispositif électronique à l'intérieur duquel une telle prise est montée est un téléphone mobile. La connexion de la prise femelle 1 avec la fiche mâle 2, la fiche 2 étant câblée, permet alors de charger un tel téléphone mobile. Le contact pilote améliore la fonction de charge, en contrôlant par exemple la durée de celle-ci. REVENDICATIONS 1 - Ensemble connecteur coaxial comportant une fiche mâle (2) et une prise femelle (1) complémentaires, la fiche mâle comportant une extrémité avant (30) de connexion pour être insérée dans une cavité (4) de la prise femelle, l'extrémité avant comportant un réceptacle (35) à l'intérieur duquel s'étendent au moins deux lames (39,40) de contacts isolées l'une de l'autre pour être connectées à un contact picot (8) de la prise, l'extrémité présentant sur un pourtour extérieur (37) une surface conductrice (38) isolée des lames pouvant coopérer avec des languettes conductrices (11,12) de la prise, caractérisé en ce que le contact picot présente une âme (20) conductrice sur une première portion avant conductrice (17), cette âme étant partiellement entourée d'un isolant (19) lui-même entouré d'une deuxième portion arrière conductrice (18), la première portion coopérant avec une première lame (39), et la deuxième portion coopérant avec une deuxième lame (40). 2 - Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce que la deuxième lame et la deuxième portion arrière conductrice assurent une fonction de contact pilote. 3 - Ensemble selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que la première lame est un contact de charge et la deuxième lame est un contact de masse. 4 - Ensemble selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les lames sont décalées le long d'un axe d'allongement principal (9) du contact picot. 5 - Ensemble selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les lames présentent chacune une extrémité libre (43,44) et flexible du côté d'une ouverture (33) du réceptacle, ces extrémités libres étant protégées par des rebord (46) de l'ouverture lors de l'insertion du contact picot, et contraintes contre celui-ci lorsqu'il est inséré. 6-Ensemble selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la deuxième portion arrière conductrice est une douille montée autour de l'isolant. 7 - Ensemble selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la deuxième portion arrière conductrice est une feuille métallique enroulée autour de l'isolant. 8 - Ensemble selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que les languettes conductrices sont flexibles et constituent des moyens de rétention mécanique. 9 - Ensemble selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la fiche mâle est câblée et de préférence reliée à un moyen d'alimentation électrique. 10 - Ensemble selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que la prise femelle est montée sur un circuit imprimé de préférence à l'intérieur d'un dispositif électrique à charger, les portions et les languettes étant respectivement reliées à des pistes indépendantes de ce circuit.