Brevet FR3095723A1 — publié le 20201106

Description Titre de l'invention : CONNECTEUR RECEPTACLE FEMELLE REVERSIBLE POUR CONNECTEUR PRISE MALE USB TYPE A [0001] DOMAINE DE L'INVENTION AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION [0002] L'invention concerne les dispositifs qui sont utilisés dans certains équipements (ou systèmes ou encore appareils) électroniques pour connecter une liaison USB. [0003] On notera que l'invention concerne de nombreux équipements, systèmes ou appareils pouvant être connecté par une liaison USB tels que des ordinateurs, des tablettes, des chargeurs, des smartphones, des caméscopes, soit entre eux soit pour connecter des périphériques : claviers, souris, disques dur externe. Technique antérieure 100041 Les ports USB sont présents sur la plupart des appareils électroniques. Ils sont constitués d'un connecteur réceptacle femelle, dans lequel on insère le connecteur prise mâle d'un autre appareil. Ils permettent alors de connecter les deux appareils entre eux pour échanger des données. 100051 Les ports USB sont utilisés en particulier pour connecter à un appareil un dispositif de stockage externe, la clé USB. [0006] Le port USB permet en outre d'alimenter en énergie électrique ou de recharger un appareil à faible consommation, tel qu'un téléphone, ou un périphérique de stockage. [0007] Les ordinateurs personnels, les lecteurs multimédias sont en général équipés d'un port USB. On en trouve également sur des appareils professionnels. comme les bornes de tirage des photographes. Il peut y en avoir à disposition du public, dans les trains. ou les aéroports. pour recharger les téléphones. [0008] Ces dispositifs sont donc très répandus. mais leur usage est rendu complexe par la difficulté d'insertion de la clé ou de la prise mâle du câble. [0009] Une telle prise qui est un connecteur prise mâle (M) USB type A est illustrée figure 1 et la partie connecteur réceptacle femelle (F) est illustrée figure 2 et figure 3. La partie de la clé ou de la prise male à insérer dans le port paraît de l'extérieur symétrique. et il semble qu'on puisse l'enfoncer indifféremment dans le connecteur réceptacle femelle dans un sens ou dans l'autre, comme une prise électrique à deux broches. [0010] Il n'en est rien, le connecteur prise mâle (M) ou la clé USB disposent d'un dé- trompage et ne peuvent être insérés que dans un sens et il est impossible de les enfoncer si on les présente dans le mauvais sens. La partie porte-clips (FI) en matériau isolant ne peut être insérée qu'à l'emplacement (1). [0011] Certaines fois, un logo USB (L) est présent sur un seul côté de la prise mâle (M) 2 USB qui doit être insérée le logo (L) sur le dessus. Mais ceci est uniquement visuel et de plus avec un faible contraste quand le surmoulage du connecteur prise mâle USB (M) est en plastique noir. [0012] Cette difficulté d'orientation de la prise mâle USB (M) au moment de son insertion est un obstacle en particulier à son utilisation au quotidien. [0013] Une fonctionnalité permettant d'insérer un connecteur prise mâle dans les deux sens est déjà connue à titre d'exemple le connecteur prise mâle (M-A) des I-phones illustré figure 4, qui peut être inséré indifféremment dans un sens ou l'autre. A contrario du standard USB type A, le connecteur prise mâle (M-A) est symétrique et les languettes (MC1, MC2) présentes sur le porte-languettes (MI) en matériau isolant sont accessibles sur chaque face grâce à une ouverture (MW1, MW2) dans le fourreau métallique (MF) présente sur chaque face. [0014] A notre connaissance, il n'existe pas encore cette fonctionnalité pour les prises USB de type A. Ce connecteur n'est absolument pas symétrique et de plus une difficulté réside dans la présence du fourreau métallique conducteur qui entoure les contacts électriques. [0015] BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION [0016] Pour répondre au besoin présenté plus haut, le connecteur suivant l'invention que l'on qualifiera de réversible présente les caractéristiques suivantes. [0017] Le connecteur réceptacle femelle pour connecteur prise mâle USB de type A selon l'invention est compatible de l'introduction mécanique d'un connecteur prise mâle USB quel que soit le sens dans lequel il est présenté à l'envers ou à l'endroit. [0018] Les clips du connecteur réceptacle femelle sont dupliqués de façon à assurer la connexion avec les languettes mâles du connecteur mâle USB de type A, quel que soit le sens dans lequel celui est inséré. [0019] Le porte-languettes du connecteur prise mâle USB de type A peut être introduit ou bien dans l'emplacement inférieur (1) du connecteur réceptacle femelle (F), ou bien dans l'emplacement supérieur (2), suivant le sens dans lequel il est présenté. [0020] Selon un premier mode de réalisation le porte-clips munis de ses clips est fixe. [0021] Selon un deuxième mode de réalisation, le porte-clips munis des ses clips est mobile et peut se déplacer verticalement à l'intérieur du fourreau pour s'adapter au sens d'introduction du connecteur prise mâle USB de type A. Dans ce cas, la connectique des clips du connecteur réceptacle femelle est réalisée de manière flexible. [0022] Alors il est préférable que les lames de ressort de rétentions soient aménagées en tailles et en emplacements pour ne par interférer avec les clips dupliqués. [0023] 11 est également privilégié que l'embout du porte-clips du connecteur réceptacle femelle soit fortement biseauté pour faciliter l'entrée du connecteur prise mâle USB type A. 3 100241 Le connecteur suivant l'invention doit disposer d'un dispositif de protection contre le risque de court-circuit engendré par l'introduction du fourreau conducteur métallique du connecteur prise mâle USB de type A. [0025] Dans une première variante, ce dispositif de protection est de type électromécanique. [0026] En version électromécanique, le dispositif de protection consiste à ce que le porte- languettes du connecteur prise mâle USB de type A vienne appuyer sur au moins un interrupteur normalement ouvert. [0027] Dans une deuxième variante, ce dispositif de protection est type électronique. [0028] Le dispositif de protection alors détecte le court-circuit généré par l'introduction du fourreau conducteur métallique du connecteur prise mâle USB de type A. [0029] Lorsque le dispositif de protection détecte le court-circuit généré par l'introduction du fourreau conducteur métallique du connecteur prise mâle USB de type A, alors il désactive les contacts clips concernés. [0030] Tl est privilégié que le dispositif de protection en version électronique puisse être déporté sur le circuit imprimé qui accueille le connecteur réceptacle femelle. [0031] Alors le connecteur doit disposer d'un nombre de broches supérieur au nombre de broches strictement nécessaire à une connexion USB standard, pour pouvoir connecter les clips dupliqués. [0032] Dans une troisième variante, cc dispositif de protection est type est de type géo- métrique. [0033] A titre d'exemple, en fonction de la géométrie du connecteur réceptacle femelle et notamment de ses clips, l'embout des clips est rendu isolant pour qu'en présence du connecteur prise mâle USB type A, les clips au contact des languettes le soient sur leurs parties conductrices et les clips au contact du fourreau métallique conducteur le soient sur leurs parties isolantes. Brève description des dessins [0034] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés [0035] [fig.1] représente en vue en perspective la partie connecteur prise mâle d'un port USB type A standard. [0036] [fig.2] représente en vue en perspective la partie connecteur réceptacle femelle d'un port USB type A standard en perspective. [0037] [fig.3] représente en vue de face la partie connecteur réceptacle femelle d'un port USB type A standard. [0038] [fig.4] représente en vue en perspective un connecteur mise mâle d'un I-phone. [0039] [fig.5] représente en vue de face un connecteur réceptacle femelle selon l'invention dans lequel le porte-clips est fixe. [0040] [fig.6] représente en vue de face un connecteur réceptacle femelle selon l'invention dans lequel le porte-clips est mobile. [0041] [fig.7] représente en vue de coupe médiane un connecteur réceptacle femelle selon l'invention dans lequel le porte-clips est mobile. [0042] [fig.8] représente en vue de coupe médiane un connecteur réceptacle femelle selon l'invention dans lequel le porte-clips est mobile, ainsi que le connecteur prise mâle type A inséré. [0043] [fig.9] représente en vue de face un connecteur réceptacle femelle selon l'invention dans lequel le porte-clips est fixe et en version électromécanique par boutons-poussoirs du dispositif de protection contre le risque de court-circuit engendré par l'introduction du fourreau conducteur métallique du connecteur prise mâle USB de type A [0044] [fig.10] représente en vue de face un connecteur réceptacle femelle selon l'invention dans lequel le porte-clips est fixe et en version électronique déporté du dispositif de protection contre le risque de court-circuit engendré par l'introduction du fourreau conducteur métallique du connecteur prise mâle USB de type A [0045] [fig.1 1] représente en vue de face un connecteur réceptacle femelle selon l'invention dans lequel le porte-clips est mobile en version électronique déportée du dispositif de protection du court-circuit engendré par l'introduction du fourreau conducteur métallique du connecteur prise mâle USB de type A. [0046] [fig.12] représente le schéma électronique du dispositif de protection contre le risque de court-circuit engendré par l'introduction du fourreau conducteur métallique du connecteur prise mâle USB de type A en version électronique. [0047] [fig.13] représente en vue de coupe médiane un connecteur réceptacle femelle selon l'invention dans lequel le porte-clips est mobile en version où le dispositif de protection contre le court-circuit engendré par l'introduction du fourreau conducteur métallique du connecteur prise mâle USB de type A est réalisé par la géométrie du clip. [0048] [fig.14] représente en vue de coupe médiane un connecteur réceptacle femelle selon l'invention dans lequel le porte-clips est mobile en version où le dispositif de protection contre le court-circuit engendré par l'introduction du fourreau conducteur métallique du connecteur prise mâle USB de type A est réalisé par la géométrie du clip, ainsi que le connecteur prise mâle type A inséré. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION [0049] Le connecteur réceptacle femelle (F) pour connecteur prise mâle (M) USB de type A selon l'invention est compatible de l'introduction mécanique d'un connecteur prise mâle (M) USB quel que soit le sens dans lequel il est présenté à l'envers ou à l'endroit. [0050] Les clips du connecteur réceptacle femelle (FC) sont dupliqués en clips (FC1, FC2) de façon à assurer la connexion avec les languettes mâles (MC) du connecteur mâle (M) USB de type A, quel que soit le sens dans lequel celui est inséré. [0051] Le porte-languettes (MI) du connecteur prise mâle (M) USB de type A peut être introduit suivant le sens dans lequel il est présenté ou bien dans la partie inférieure de la prise femelle à l'emplacement (1) à l'endroit, ou bien dans la partie supérieure à l'emplacement (2) à l'envers. [0052] Selon un premier mode de réalisation représenté figure 5, le porte-clips munis de ses clips est fixe. [0053] Le porte-clips (FI) est placé à mi-hauteur permettant deux emplacements possibles pour l'introduction du porte-languettes (MT). [0054] Si le connecteur prise mâle (M) USB de type A est introduit à l'endroit, le porte- languettes (MI) munis de ses languettes (MC) se loge à l'emplacement (1). Les languettes (MC) sont alors en contact avec les clips (FC1). Les quatre clips en regard sont respectivement pour les signaux de puissance, data -, data+ et masse (FCP1, FCD, FCD-F1, FCG1) de la gauche vers la droite. [0055] Si le connecteur prise mâle (M) USB de type A est introduit à l'envers, le porte- languettes (MI) munis de ses languettes (MC) se loge à l'emplacement (2). Les languettes (MC) sont alors en contact avec les clips (FC2). Les quatre clips en regard sont respectivement pour les signaux de puissance, data -, data+ et masse (FCP2, FCD2, FCD+2, FCG2) en ordre inverse de la droite vers la gauche. [0056] Ce premier mode de réalisation nécessite de disposer de plus de hauteur qu'un connecteur standard. [0057] Selon un deuxième mode de réalisation illustré en vue de face figure 6, le porte-clips (FI) munis des ses clips (FC1, FC2) est mobile et peut se déplacer verticalement à l'intérieur du fourreau s'adapter au sens d'introduction du connecteur prise mâle (M) USB de type A. [0058] Dans ce cas, la connectique des clips (FC) du connecteur réceptacle femelle (F) est réalisée de manière flexible. A noter que les clips (FC) eux-mêmes sont par nature déjà flexibles et élastiques contrairement aux languettes. [0059] Alors il est préférable que les lames (FL) de ressort de rétentions soient aménagées en tailles et en emplacements pour ne par interférer avec les clips (FC1, FC2) quand sera inséré le connecteur prise mâle (M) USB type A. [0060] Ce deuxième mode de réalisation ne nécessite pas de disposer de plus de hauteur qu'un connecteur réceptacle standard (F), mais de plus de profondeur comme illustré par la vue en coupe de la figure 7. [0061] Il est également privilégié que l'embout du porte-clips (FI) du connecteur réceptacle femelle soit fortement biseauté et non pas uniquement chanfreiné pour faciliter l'entrée 6 du connecteur prise mâle (M) USB type A. Il est également possible en parallèle d'évaser légèrement l'entrée du fourreau (MF). [0062] La figure 8 montre en coupe suivant l'axe médian à la fois le connecteur réceptacle femelle (F) et le connecteur prise mâle (M) de type A. [0063] Pour autoriser le déplacement vertical du porte-clips (FI), celui-ci est réalisé sous forme d'une lame élastique encastrée à l'arrière qui va se courber au moment de l'introduction du connecteur prise mâle (M) de type A. [0064] Si le connecteur prise mâle (M) de type A est introduit à l'endroit, c'est-à-dire le porte-languettes (MI) à l'emplacement (1) alors les clips (FC1) vont se trouver au contact des languettes (MC). Par contre les clips (FC2) vont se trouver au contact du fourreau métallique et donc conducteur (FF) ce qui va générer un court-circuit. [0065] De façon analogue, si le connecteur prise mâle (M) de type A est introduit à l'envers, c'est-à-dire le porte-languettes (MI) à l'emplacement (2) alors les clips (FC2) vont se trouver au contact des languettes (MC). Par contre les clips (FC1) vont se trouver au contact du fourreau métallique et donc conducteur (FF) ce qui va également générer un court-circuit. [0066] En conséquence, le connecteur suivant l'invention doit disposer d'un dispositif de protection contre le risque de court-circuit engendré par l'introduction du fourreau conducteur métallique du connecteur prise mâle USB de type A. [0067] Dans une première variante, cc dispositif de protection est de type électromécanique comme illustré figure 9 . [0068] En version électromécanique, le dispositif de protection consiste à ce que le porte- languettes du connecteur prise mâle USB de type A vienne appuyer sur un ensemble d'interrupteurs normalement ouverts. [0069] Alors si le connecteur prise mâle (M) de type A est introduit à l'endroit, c'est-à-dire le porte-languettes (MI) à l'emplacement (1), le porte-languettes (MI) arrivant en butée viendra appuyer sur un ensemble de boutons poussoirs (FPB1) placés en série entre les broches et les clips (FC1). [0070] De façon analogue, si le connecteur prise mâle (M) de type A est introduit à l'endroit, c'est-à-dire le porte-languettes (MI) à l'emplacement (1), le porte-languettes (MI) arrivant en butée viendra appuyer sur un ensemble de boutons poussoirs (FPB2) placés en série entre les broches et les clips (FC2). [0071] A noter qu'il est recommandé de positionner de quelques millimètres vers l'avant les deux boutons poussoirs affectés à l'alimentation de façon à alimenter les circuits électroniques avant de connecter les données. [0072] Dans une deuxième variante, ce dispositif de protection est type électronique. [0073] 11 est privilégié que le dispositif de protection en version électronique puisse être déporté sur le circuit imprimé qui accueille le connecteur réceptacle femelle. 7 [0074] Alors le connecteur doit disposer d'un nombre de broches supérieur au nombre de broches strictement nécessaire à une connexion USB standard, pouvoir connecter les clips dupliqués (FC2) comme représenté figure 10 et figure 11. [0075] La figure 12 montre un exemple de schéma électronique pour réaliser un tel dispositif de protection. [0076] L'ensemble est alimenté par une ligne de puissance générale (GP) en référence à la niasse. A défaut, il peut s'autoalimenter en réalisant un ou câblé avec des diodes type Bat 42 alimentées par chacune des autres alimentations possibles (SP, SPI, SP2). [0077] Le signal SP1 est connecté par une résistance de pull-up (R) par exemple de 330 kilo-ohm à l'alimentation (GP). [0078] Alors si le connecteur prise mâle (M) de type A est introduit à l'envers, c'est-à-dire le porte-languettes (MI) à l'emplacement (2) alors les clips (FC2) vont se trouver au contact des languettes (MC). Par alors contre les clips (FC1) vont se trouver au contact du fourreau métallique et donc conducteur (FF) ce qui va générer un court-circuit et le signal (SP1) va passer à zéro. [0079] Ainsi le dispositif de protection détecte alors le court-circuit généré par l'introduction du fourreau conducteur métallique du connecteur prise mâle USB de type A. [0080] Cc signal (SP1) est utilisé comme entrée de contrôle d'un multiplexeur analogique (TC) de type 4551. [0081] Quand le signal control est à 1, c'est-à-dire le connecteur prise mâle (M) de type A est introduit à l'endroit, alors les broches (X), (Y), (Z) reliées aux signaux USB (SP, SD-, SD+) sont connectées en interne aux broches (X1), (Y1), (Z1) reliées aux signaux USB (SPI, SD-1, SD+1). [0082] Au contraire, quand le signal (SPI) est à 1, c'est-à-dire le connecteur prise mâle (M) de type A est introduit à l'envers, alors les broches (X), (Y),(Z) reliées aux signaux USB (SP, SD-, SD+) sont connectées en interne aux broches (XO), (YO), (ZO) reliées aux signaux USB (SP2, SD-2, SD+2). [0083] Ainsi lorsque le dispositif de protection détecte le court-circuit généré par l'introduction du fourreau conducteur métallique du connecteur prise mâle USB de type A, alors il désactive les contacts clips (FC) concernés. [0084] Par précaution, on peut introduire un élément de protection (P) pour limiter le courant le temps très court de la détection de court-circuit, à titre d'exemple un fusible réarmable CTP. [0085] A noter que par sa conception, ce dispositif n'entraîne aucune exigence concernant les contacts (MC) et les signaux du connecteur prise mâle standard USB type A. [0086] Dans une troisième variante, ce dispositif de protection est type est de type géo- métrique. [0087] A titre d'exemple, un tel type de dispositif est illustré figure 13 et figure 14. 8 100881 11 s'agit uniquement d'une évolution géométrique des clips (FC) des connecteurs (M) déjà représentés figure 7 et figure 8. [0089] Cette évolution consiste à rendre isolant l'embout (FCI1, FCI2) des clips (FC1, FC2),II peut également s'agir d'ajout d'un élément isolant ayant le même effet. [0090] Ainsi pour la géométrie du connecteur réceptacle femelle (F) tel que représentée, et du fait de la conception flexible du porte-clips (FI), alors en présence du connecteur prise mâle (M) USB type A, les clips (FC) au contact des languettes (MC) le sont sur leurs parties conductrices (FC1 ou FC2) et les clips (FC) au contact du fourreau métallique conducteur (FF) le sont sur leurs parties isolantes (FCI1 ou FCI2) évitant ainsi le court-circuit. [0091] Selon le mode de réalisation, le connecteur réceptacle femelle (F) peut être inséré sur un appareil électronique à la place du port USB standard. [0092] Selon un autre mode de réalisation, le connecteur réceptacle femelle (F) peut être intégré dans un support indépendant. Cela lui permet d'être connecté au port USB standard d'un appareil que cela soit pour l'alimenter ou échanger des données sur le bus USB. Dans ce cas, le dispositif fonctionne à la manière d'un périphérique externe à l'appareil. Application industrielle [0093] En termes d'application industrielle, le dispositif suivent l'invention concerne de nombreux équipements, systèmes ou appareils pouvant être connecté par une liaison USB. [0094] La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et re- présentés mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit pour une gamme de produits dans différents domaines. 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] REVENDICATIONSConnecteur réceptacle femelle (F) pour connecteur prise mâle (M) USB de type A caractérisé en cc qu'il est compatible de l'introduction mécanique d'un connecteur prise mâle (M) USB (2) quel que soit le sens dans lequel il est présenté à l'envers ou à l'endroit. Connecteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que des clips (FC) d'un connecteur réceptacle femelle sont dupliqués en clips (FC1, FC2) de façon à assurer la connexion avec des languettes mâles (MC) d'un connecteur mâle (M) USB de type A, quel que soit le sens dans lequel celui est inséré. Connecteur selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'un porte-languettes (MI) d'un connecteur prise mâle (M) USB de type A puisse être introduit ou bien dans un emplacement inférieur (1) d'un connecteur réceptacle femelle (F), ou bien dans un emplacement supérieur (2), suivant le sens dans lequel il est présenté. Connecteur selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'un porte-clips (FI) munis de clips (FC) soit mobile et puisse se déplacer verticalement à l'intérieur d'un fourreau (FF) pour s'adapter au sens d'introduction d'un connecteur prise mâle USB de type A. Connecteur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que des lames (FL) de ressort de rétentions sont aménagées en tailles et en emplacements pour ne par interférer avec des clips (FC). Connecteur selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que un embout du porte-clips (FI) du connecteur réceptacle femelle (F) soit fortement biseauté. Connecteur selon l'une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que, la connectique de clips (FC) d'un connecteur réceptacle femelle (F) est réalisée de manière flexible. Connecteur selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il dispose d'un dispositif de protection contre le risque de court-circuit engendré par l'introduction du fourreau conducteur métallique (FF) du connecteur prise mâle (M) USB de type A. Connecteur suivant, la revendication 8 caractérisé par ce que le dispositif de protection est de type électromécanique. Connecteur suivant, la revendication 9 caractérisé par ce que le dispositif de protection consiste à ce que le porte-languettes (MI) du connecteur prise mâle (M) USB de type A vienne appuyer sur au moins un in- 10 [Revendication 11] [Revendication 12] [Revendication 13] [Revendication 14] [Revendication 15] [Revendication 16] [Revendication 17] terrupteur normalement ouvert. Connecteur suivant la revendication 8 caractérisé par ce que le dispositif de protection est de type électronique. Connecteur suivant la revendication 11 caractérisé par ce que le dispositif de protection détecte le court-circuit généré par l'introduction du fourreau conducteur métallique (FF) du connecteur prise mâle (M) USB de type A. Connecteur suivant la revendication 12 caractérisé en ce que lorsque le dispositif de protection détecte le court-circuit généré par l'introduction du fourreau conducteur métallique (FF) du connecteur prise mâle (M) USB de type A, il désactive les contacts clips (FC) concernés. Connecteur suivant l'une des revendications 11 à 13, caractérisé par le fait que le dispositif de protection est déporté sur le circuit imprimé qui accueille le connecteur réceptacle femelle (F). Connecteur suivant l'une des revendications de 11 à 14. caractérisé par le fait qu'il dispose d'un nombre de broches supérieur au nombre de broches strictement nécessaire à une connexion USB. Connecteur suivant la revendication 8 caractérisé en ce que le dispositif de protection est de type géométrique. Connecteur suivant la revendication 16 caractérisé en ce que l'embout (FCII. FCI2) des clips (FCI, FC2) est rendu isolant.