Brevet FR2853997A1 — publié le 20041022

PIECE DE CONTACT POUR CONNECTEUR ELECTRIQUE La présente invention concerne une pièce de contact électrique constituée d'une partie de contact mâle et d'une partie de contact femelle. L'invention porte plus particulièrement sur la partie de contact femelle de la pièce de contact. Les pièces de contact électrique sont employées à très grande échelle dans de nombreux domaines. Les domaines aéronautique, spatial, militaire et des télécommunications sont parmi les activités les plus utilisatrices de connectique. Plusieurs spécifications ou normes, dont par 1o exemple les normes MIL et plus particulièrement la norme MIL-C 39029, définissent les caractéristiques que doit remplir la pièce de contact, comme par exemple les forces d'insertion et de rétention exercées sur la partie de contact mâle par la partie de contact femelle, la résistance minimale à des tests d'agression tels que le test du moment. la qualité de la connexion 15 électrique réalisée repose essentiellement sur la partie de contact femelle. C'est donc sur cette dernière qu'est portée la plus grande vigilance dès la phase de conception car ses caractéristiques mécaniques et conductrices sont garantes de la bonne qualité du contact électrique avec la partie de contact mâle. De nombreuses réalisations de l'art antérieur sont basées sur une pièce de contact femelle conçue en une seule partie, ce qui présente alors les inconvénient suivants: - contrainte de réaliser la pièce entière dans un alliage métallique conducteur coûteux. - nécessité de réaliser des traitements thermiques sur certaines parties de la pièce pour lui donner les caractéristiques mécaniques et électriques requises. - Nécessité de recouvrir la pièce, ou une partie importante de la pièce d'un plaquage or ou argent d'épaisseur importante pour lui donner les propriétés conductrices voulues. Il est connu dans l'art antérieur, de nombreuses réalisations de pièces de contact faisant appel à la technologie des tulipes. Cette 5 technologie nécessite des opérations de fabrications nombreuses et coûteuses: la pièce est d'abord usinée, puis fendue selon son axe longitudinal en plusieurs endroits selon le nombre de languettes requis, et enfin les languettes sont resserrées afin de former une pince élastique. Ces opérations sont d'autant plus complexes et coûteuses que le diamètre des io pièces de contact est petit. L'art antérieur le plus proche est enseigné par le brevet EP 1 107378 AI, portant sur une pièce de contact pour un connecteur électrique. Cette pièce de contact de type femelle est conçue en deux parties: un corps et un clip de contact. Le clip de contact est fixé à l'intérieur S5 du corps de la pièce de contact. Cette conception en deux parties permet de pallier les inconvénients des réalisations antérieures citées plus haut: en effet, dans cette réalisation, seule le clip de contact doit posséder les qualités mécaniques, notamment d'effet ressort, et les qualités conductrices nécessitant l'utilisation d'un alliage coûteux. Cela permet donc de réaliser le 20 corps de la pièce de contact dans un alliage moins coûteux, comme par exemple le laiton. Cette réalisation présente cependant les inconvénients suivants: Le clip de contact étant réalisé selon la technologie des tulipes, il requiert l'opération de resserrages des languettes, ainsi que la mise en forme de la 25 portion arquée des languettes. Le clip de contact est fixé à l'intérieur de l'alésage réalisé dans le corps de la pièce de contact, ce qui nécessite des opérations d'usinage et d'ajustement coûteux, ce d'autant que le diamètre des pièces de contact est faible. La position intérieure du clip de contact associée aux nombreuses opérations d'insertion et de retrait de la pièce de 30 contact mâle inhérentes à l'utilisation normale du connecteur crée un risque d'arrachage de la tulipe de son logement dans le corps du connecteur. La position intérieure du clip de contact le rend également plus exposé à des dommages en cas d'engagement de travers d'une pièce de contact mâle. Les connecteurs de ce type présentent donc une certaine fragilité et des faiblesses inhérentes à leur conception, ainsi qu'un point de contact 5 électrique relativement éloigné de la face avant de l'entrée de la pièce de contact femelle. La présente invention a pour objet de pallier les inconvénients de l'art antérieur, par la réalisation d'une pièce de contact femelle nécessitant des opérations de fabrication moins nombreuses et moins coûteuses, et offrant io une fiabilité accrue, ainsi qu'un point de contact électrique proche de l'extrémité avant de la pièce de contact femelle. Cet objectif est atteint par une pièce de contact constituée d'une partie de contact mâle et d'une partie de contact femelle, la partie contact femelle étant constituée d'un corps présentant un axe de symétrie i5 longitudinal et dont une extrémité est pourvue d'un logement ouvert disposé axialement dans ledit corps et compatible avec la forme et les dimensions dudit contact mâle, celui-ci pouvant ainsi être introduit dans le logement en direction du fond du logement, et caractérisée en ce qu'une portion extérieure éloignée de cette extrémité est en contact électrique avec une 20 couronne annulaire se prolongeant vers l'entrée du logement par une pince de contact réalisant le contact électrique avec la partie de contact mâle, la pince de contact étant munie d'au moins deux languettes élastiques pourvues de surfaces de contact, rattachées à la couronne annulaire et agencées de manière à s'interposer sur le trajet d'introduction de l'élément 25 de contact mâle dans le logement. Selon une autre particularité, la pièce de contact est caractérisée en ce que les languettes élastiques ont une longueur telle que leurs extrémités libres viennent se placer en avant de l'entrée du logement et le diamètre intérieur circonscrit par les languettes est inférieur au diamètre intérieur du 30 logement et au diamètre extérieur de la partie de contact mâle. Selon une autre particularité, la pièce de contact est caractérisée en ce qu'elle comporte une pièce de protection de forme essentiellement tubulaire, entourant la pince de contact et au moins une partie du corps et comportant du côté de l'extrémité du corps pourvue du logement une ouverture permettant le passage de la partie de contact mâle. Selon une autre particularité, la pièce de contact est caractérisée en ce que les dimensions de l'ouverture de la pièce de protection sont telles qu'elles ne permettent pas l'introduction d'une partie de contact mâle de diamètre supérieur au diamètre du logement. Selon une autre particularité, la pièce de contact est caractérisée en ce que les dimensions intérieures de la pièce de protection sont telles qu'elles permettent un débattement de la pince de contact suffisant pour accueillir la partie de contact mâle. Selon une autre particularité, la pièce de contact est caractérisée en 15 ce que la pièce de protection permet de limiter le débattement de la pince de contact à une valeur maxi admissible. Selon une autre particularité, la pièce de contact est caractérisée en ce que les languettes élastiques ont une longueur telles que leurs extrémités libres sont en arrière par rapport au sens d'introduction de la pièce de 20 contact mâle de l'ouverture du logement, lesdites languettes assurant le contact avec la partie de contact mâle au travers de fenêtres pratiquées dans le corps de la partie de contact femelle et débouchant sur le logement. Selon une autre particularité, la pièce de contact est caractérisée en ce que la pince de contact et le corps de la partie de contact femelle sont 25 réalisés dans des matériaux différents. Selon une autre particularité, un connecteur est caractérisé en ce qu'il comporte au moins une pièce de contact selon l'une des revendications précédentes. L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente un mode de réalisation de l'invention, - Les figures 2,3 et 4 représentent un deuxième mode de réalisation, a figure 2 montre une vue du dispositif selon une coupe réalisée selon un plan comprenant l'axe de symétrie du dispositif, la figure 3 montre le dispositif vu selon une coupe réalisée dans un plan orthogonal à celui io de la figure 2, et la figure 3 montre le dispositif vu selon une coupe réalisée dans un plan orthogonal à l'axe de symétrie du dispositif et incluant la surface (141). La figure 1 montre un mode de réalisation préféré de l'invention. La pince de contact (3) est fixée sur une portée cylindrique (12) correspondante 1 5 du corps de la partie de contact femelle (1) de la pièce de contact. Le logement (11) disposé axialement dans le corps de la partie de contact femelle est de dimensions et de forme adaptées à la partie de contact mâle (2). Ainsi le diamètre intérieur du logement sera juste supérieur au diamètre maximal de la partie de contact mâle ce qui permet de contribuer à l'a 20 amélioration de la résistance mécanique de l'ensemble. Dans ce mode de réalisation, l'élément de contact mâle (2) est une portion de cylindre se terminant à son extrémité avant par une calotte hémisphérique ou éventuellement un tronc de cône. La pince de contact (3) est une pièce de révolution usinée puis fendue pour former les languettes élastiques (32). Le 25 nombre de fentes, et donc le nombre de languettes varient suivant le type de contact requis. Suivant ce mode préféré de réalisation, les languettes élastiques (32) forment à leur extrémité libre un cône d'entrée (33) qui assure le contact électrique avec l'élément de contact mâle (2). La forme, la nature et les 30 dimensions de ce cône d'entrée sur les languettes élastiques (32) déterminent un certain nombre de caractéristiques fondamentales de la pièce de contact, telles que les forces d'insertion et de rétention, la résistance électrique de contact, le nombre de manoeuvres et l'intensité admissibles par contact. Le diamètre intérieur circonscrit par le cône d'entrée (33) à l'extrémité libre des languettes (32) est inférieur au diamètre de la pièce de contact mâle (2) ce qui permet d'assurer un contact permanent grâce à l'effet ressort des languettes (32) qui, ainsi, s'écartent au passage de l'élément mâle (2) mais restent appuyées dessus en toutes circonstances. Pour io fabriquer la pince de contact (3) selon l'invention, l'opération de resserrage des languettes pratiquée dans l'art antérieur n'est donc plus requise, ce qui permet une économie substantielle sur les coûts de fabrication. Selon ce mode de réalisation, les languettes élastiques (32) ont une longueur telles que leur extrémité libre se situe en avant de l'ouverture du 15 logement du corps de la partie de contact femelle (1). Lors de l'insertion de la partie de contact mâle (2), celle-ci entre donc d'abord en contact avec les languettes élastiques (32) de la pince de contact (3) pour les écarter avant de pénétrer dans le logement (11) de la partie de contact femelle. Les faces avant des parties de contact des languettes ont une forme appropriée pour 20 coopérer avec la forme avant de la partie de contact mâle afin de faciliter l'écartement des languettes. Cette disposition peut nécessiter la présence d'une pièce de protection (4) entourant la pince de contact. La pièce de protection (4), de forme tubulaire, assure plusieurs fonctions. Premièrement, l'orifice (41) situé 25 sur sa face avant fait office de gabarit acceptant le passage d'éléments mâles du diamètre adapté et refusant le passage d'éléments mâles de diamètre supérieur à celui admissible par la pièce de contact femelle. On élimine ainsi une cause importante de détérioration de l'élément femelle: le passage d'un élément mâle de diamètre trop important aurait pour 30 conséquence une déformation permanente des languettes élastiques. L'orifice possède en outre une forme facilitant l'introduction et le guidage de la partie de contact mâle. Deuxièmement, la surface interne de la pièce de protection (4) en regard des languettes élastiques (32) est de dimension suffisante pour ne pas s'opposer au mouvement d'écartement des languettes lors de l'introduction d'une pièce de contact mâle, tant que cet écartement 5 reste en deçà d'une valeur maxi admissible par les languettes (32), et permettant d'éviter toute déformation permanente par dépassement du domaine de déformation élastique des languettes (32), par exemple dans le cas d'un engagement de travers de la pièce de contact mâle. Ce tube de protection (4) est fixé sur une portée cylindrique (13) du corps (1) et serre la io portion annulaire (31) de la pince de contact sur la portion (12) du corps de la partie de contact femelle ce qui constitue une sécurité supplémentaire quant à la résistance à l'arrachage de la pince, celle-ci subissant les efforts axiaux de l'élément mâle lors des nombreuses connexions et déconnexions. La portion annulaire a un diamètre extérieur plus important que le diamètre dans i 5 lequel est inscrite la surface extérieure des languettes. Cette différence de diamètre aménageant un espace de débattement permettant à la partie de contact des languettes de s'escamoter suffisamment pour le passage de la partie de contact mâle. La figure 2 montre un deuxième mode de réalisation préféré de 20 l'invention. Dans ce deuxième mode de réalisation, les languettes élastiques (32) de la pince de contact (3) sont d'une longueur telle que leurs extrémités libres se situent en arrière de l'ouverture (10) du logement (Il1) du corps (1) de la pièce de contact. Les extrémités libres des languettes viennent alors se positionner dans des fenêtres (14) pratiquées à la périphérie du corps (1) et 25 débouchant dans le logement (11). Le nombre et la forme des fenêtres sont adaptés pour permettre aux extrémités des languettes élastiques de pénétrer dans le logement. Ainsi les languettes (32) assurent le contact électrique avec la partie de contact mâle (2) positionnée dans le logement (11) au travers desdites fenêtres (14). Dans se second mode de réalisation, les extrémités des languettes présentent également un cône d'entrée (33) réalisant le contact électrique avec la partie de contact mâle (2). Le diamètre intérieur circonscrit par les languettes élastiques (32) est inférieur au diamètre de la partie de contact (2) mâle et donc au diamètre intérieur du logement (11). Ce second mode de réalisation de l'invention ne nécessite pas 5 forcément la présence d'une pièce de protection extérieure. En effet, la taille de la partie de contact mâle et donc le mouvement d'écartement des languettes sont limités par la section interne du logement, il n'y a donc aucun risque d'avoir un débattement plus important. De plus, lors de l'insertion de la partie de contact mâle (2), ce dernier entre d'abord en contact avec io l'ouverture (10) du logement (11) qui est un tube fermé. Il est donc assuré qu'aucun élément de contact mâle de dimensions supérieures à celles du logement ne peut atteindre la pince de contact et ne peut donc venir l'endommager. De plus, les risques d'arrachement ou de glissement des parties de contact (33) et de la portion annulaire (31) de la pince de contact 15 (3) sont limités par la forme des fenêtres lorsque celles-ci ont une face (141) proche de la face avant des parties de contact (33) des languettes élastiques avec juste le jeu nécessaire. Ces deux modes de réalisation sont proches et possèdent un certain nombre de caractéristiques et d'avantages communs. Ainsi, la position extérieure de la pince (3) simplifie grandement les opérations d'assemblage en comparaison avec les tulipes intérieures. De plus, la forme intérieure du logement (11) est juste cylindrique ce qui est moins complexe qu'une pièce devant comporter plusieurs portions cylindriques de diamètres différents comme enseigné dans l'art antérieur le 25 plus proche. Ces caractéristiques réduisent de manière importante les coûts de fabrication. Un avantage majeur de la conception en deux parties de l'élément de contact femelle est qu'elle permet de réaliser le corps (1) de la partie de contact femelle et la pince de contact (3) dans des matériaux différents. En 30 effet, selon le principe de l'invention, seule la pince de contact (3) assure le contact électrique avec la partie de contact mâle (2) et doit posséder les caractéristiques conductrices et mécaniques nécessaires. Ainsi, seule la pince de contact (3) sera réalisée dans un métal ou un alliage approprié, comme par exemple un alliage de cuivre et de béryllium ou tout autre alliage 5 performant, et sera soumise aux différents traitements nécessaires (traitements thermiques, plaquage d'or ou d'argent, etc.) A l'opposé le corps (1) de la partie de contact femelle pourra être réalisé dans un métal ou un alliage meilleur marché, comme par exemple le laiton, et sera soumis à des traitements thermiques et de surface plus réduits, dans le cas ou de tels io traitements seraient nécessaires. La position extérieure de la pince de contact (3) permet de faire supporter par le corps (1) de la partie de contact femelle la majeure partie des efforts mécaniques transmis par la partie de contact mâle. Ceci engendre une meilleure résistance aux efforts, aux vibrations et une fiabilité 15 accrue de la pièce de contact. Par exemple, la norme MIL-C 39029 impose sur les pièces de contact un test d'agression dit test du moment. Ce test consiste à appliquer une charge radiale sur la partie de contact mâle en un point de son axe longitudinal situé à une distance de la partie de contact femelle fixée par la norme, puis à faire effectuer à la partie de contact mâle 20 une rotation sur lui-même. Il s'agit d'un test sévère pour les pièces de contact mais la pièce de contact selon l'invention offre une résistance accrue à ce test en comparaison à la technologie des tulipes intérieures car c'est le logement du corps qui subit les efforts consécutifs au désaxement de la partie de contact mâle sous la charge appliquée. La position extérieure de la pince de contact permet également d'avoir un point de contact très proche de la face avant de la pièce de contact femelle, comme requis par les normes et plus particulièrement la norme MIL-C 39029. Dans une variante, on peut ajouter sur la réalisation de la figure 2 30 une bague externe améliorant le serrage de la couronne annulaire (33) et protégeant les lamelles élastiques (32) des agressions mécaniques. La présente invention présente donc une pièce de contact plus simple et moins coûteuse à fabriquer et qui offre une résistance et une fiabilité accrues. Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la 5 présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes. REVENDICATIONS 1. Pièce de contact constituée d'une partie de contact mâle (2) et d'une partie de contact femelle, la partie contact femelle étant constituée d'un corps (1) présentant un axe de symétrie longitudinal et dont une extrémité 5 est pourvue d'un logement (11) disposé axialement dans ledit corps (1) et compatible avec la forme et les dimensions dudit contact mâle(2), et caractérisée en ce qu'une portion extérieure (12) éloignée de cette extrémité est en contact électrique avec une couronne annulaire (31) se prolongeant vers l'ouverture du logement par une pince de contact (3) réalisant le contact 10 électrique avec la partie de contact mâle (2), la pince de contact (3)étant munie d'au moins deux languettes élastiques (32) , rattachées à la couronne annulaire (31) et agencées de manière à s'interposer sur le trajet d'insertion de l'élément de contact mâle (2) dans le logement (11). 2. Pièce de contact selon la revendication 1, caractérisée en ce que i 5 les languettes élastiques (32) ont une longueur telle que leurs extrémités libres viennent se placer en avant de l'entrée (10) du logement (11) et le diamètre intérieur circonscrit par les languettes élastiques (32) est inférieur au diamètre intérieur du logement (11) et au diamètre extérieur de la partie de contact mâle (2). 3. Pièce de contact selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comporte une pièce de protection (4), de forme essentiellement tubulaire, entourant la pince de contact (3) et comportant une ouverture (41) permettant le passage de la partie de contact mâle (2). 4. Pièce de contact selon la revendication 3, caractérisée en ce que 25 les dimensions de l'ouverture (41) de la pièce de protection (4) sont telles qu'elles ne permettent pas l'introduction d'une partie de contact mâle de diamètre supérieur au diamètre du logement. 5. Pièce de contact selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que les dimensions intérieures de la pièce de protection (4) sont telles qu'elles permettent un débattement de la pince de contact (3) suffisant pour accueillir la partie de contact mâle (2). 6. Pièce de contact selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que la pièce de protection (4) permet de limiter le débattement de la pince de contact (3) à une valeur maxi admissible. 7. Pièce de contact selon la revendication 1, caractérisée en ce que les languettes élastiques (32) ont une longueur telles que leurs extrémités libres sont en arrière de l'ouverture (10) du logement (1), lesdites languettes élastiques (32) assurant le contact avec la partie de contact mâle (2) au travers de fenêtres (14) pratiquées dans le corps (1) de la partie de contact femelle et débouchant sur le logement (11). 8. Pièce de contact selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la pince de contact (3) et le corps (1) de la partie de contact femelle sont réalisés dans des matériaux différents. 9. Connecteur, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une pièce de contact selon l'une des revendications 1 à 8.