Brevet FR3092939A1 — publié le 20200821

Description Titre de l'invention : Contact femelle à faible coefficient d'insertion Domaine technique [0001] L'invention concerne le domaine de la connectique. Par exemple, l'invention trouve une application dans le domaine de la connectique automobile. Etat de la technique [0002] De manière générale, et en particulier dans le domaine de l'automobile, il y a un besoin pour connecter entre eux de plus en plus de dispositifs électriques ou électroniques. À cette fin, sont conçus des circuits électriques comportant de plus en plus de connecteurs, ces connecteurs comportant eux-mêmes de plus en plus de contacts. Ceci engendre alors d'éventuels troubles musculosquelettiques chez les opérateurs en charge du montage et de l'assemblage de ces circuits électriques. Une solution bien connue pour éviter, ou au moins réduire, le risque de troubles musculosquelettiques consiste à prévoir un levier d'aide à l'accouplement sur les connecteurs. Mais cette solution a certains inconvénients. Notamment, le fait d'équiper un connecteur d'un levier en augmente le coût de fabrication, engendre une consommation supplémentaire de matière plastique et conduit à la réalisation de connecteurs plus volumineux et nécessitant plus de place pour être manipulés. Résumé de l'invention 100031 Un but de l'invention est de réduire, au moins partiellement, tout ou partie de ces in- convénients. 100041 A cette fin, il a été développé un contact femelle pour connecteur comprenant une portion de fixation et une portion de contact. La portion de fixation est destinée à la connexion mécanique et électrique avec du contact un câble ou un circuit électrique. La portion de contact est destinée à recevoir une broche d'un contact mâle, cette broche étant insérée dans la portion de contact essentiellement parallèlement à une direction d'insertion ou d'accouplement. En outre, la portion de contact comporte au moins une lame élastique flexible. Cette lame s'étend longitudinalement depuis une extrémité libre vers la portion de connexion. Cette lame comporte au moins une surface de contact destinée à établir un contact électrique avec la broche du contact mâle. Cette lame comporte également une zone de friction située entre l'extrémité libre et la surface de contact. Cette zone de friction correspondant à une partie de la lame avec laquelle la broche du contact mâle interagit mécaniquement lors d'une phase initiale de l'insertion de la broche dans la portion de contact, avant que la broche n'interagisse avec la surface de contact. La zone de friction est recourbée pour former un angle d'insertion non-nul avec la direction d'insertion, afin de faciliter le guidage et 2 l'insertion de la broche du contact mâle dans la portion de contact. [0005] Avantageusement, la zone de friction présente une surface de hase avec au moins une structure en relief par rapport à cette surface de hase. Cette structure en relief peut comporter une ou plusieurs régions en creux ou en saillie par rapport à la surface de hase de la zone de friction. [0006] Ainsi, grâce à cette caractéristique, il est possible de réduire les surfaces respectives des contacts mâles et femelles amenées à frotter l'une sur l'autre, pendant la phase initiale de l'accouplement de ces contacts mâles et femelles, avant que la broche du contact mâle ne parvienne au niveau de la surface de contact prévue sur la lame du contact pour assurer la conduction électrique entre contacts mâle et femelle. En réduisant les surfaces frottant l'une sur l'autre, on contribue à la réduction des forces de frottement et par là même à la réduction des efforts d'insertion et d'accouplement. On peut alors éventuellement ne plus avoir à utiliser un levier pour faciliter l'accouplement d'un connecteur mâle avec un connecteur femelle muni de contacts présentant la caractéristique mentionnée ci-dessus. [0007] Le contact femelle selon l'invention comporte éventuellement l'une et/ou l'autre des caractéristiques suivantes considérées chacune isolément, indépendamment rune de l'autre, ou en combinaison d'une ou plusieurs autres : [0008] - la zone de friction comporte plusieurs structures en relief, chacune des structures en relief s'étendant sur une aire de la zone de friction, la somme des aires sur chacune desquelles s'étend une structure en relief, est inférieure à l'aire de la zone de friction sur laquelle sont distribuées les structures en relief ; [0009] - la zone de friction comporte au moins une structure en relief, cette structure en relief ou l'ensemble des structures en relief occupant une région de la zone de friction, et la surface de la zone de friction sur laquelle la zone de friction et une broche de contact mâle sont destinés à interagir, est inférieure à l'aire délimitée par la limite périphérique de la région de la zone de friction occupée par la ou les structures en relief ; [0010] - au moins une structure en relief forme une protubérance en saillie par rapport à la surface de base de la zone de friction ; [0011] - au moins une structure en relief forme un creux par rapport à la surface de base de la zone de friction ; et [0012] - la zone de friction correspond à une partie de la lame présentant une section perpen- diculaire à la direction d'insertion essentiellement droite. [0013] Selon un autre aspect, l'invention concerne un ensemble de connexion comprenant un connecteur mâle et un connecteur femelle, dans lequel le connecteur femelle comporte au moins un contact femelle selon l'invention et le connecteur mâle comporte au moins un contact mâle avec une broche présentant au moins une surface de contact interagissant avec la surface de contact du contact femelle. 3 100141 Dans cet ensemble de connexion la broche du contact mâle présente au niveau de son extrémité libre, des surfaces de friction inclinées par rapport à la direction d'insertion. [0015] Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un contact femelle, dans lequel on fournit un feuillet métallique conducteur, avec deux faces principales. Le feuillet est découpé et plié pour former en particulier une portion de contact d'un contact femelle. Cette portion de contact comprend, après fabrication du contact, au moins une lame de contact avec une extrémité libre, au moins une surface de contact, et une zone de friction située entre l'extrémité libre et la surface de contact. Le procédé comprend aussi au moins une opération au cours de laquelle on modifie, sur une zone destinée à former la zone de friction, l'état de la surface de la face principale du feuillet correspondant également à la surface de contact. [0016] Eventuellemcnt, l'opération de modification de l'état de la surface sur la zone de friction comporte au moins une opération choisie dans une liste comprenant la découpe, la gravure et la déformation plastique du feuillet. Brève description des dessins [0017] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels : [0018] [fig.1] représente schématiquement en perspective un exemple de mode de réalisation d'un ensemble de connexion comprenant un contact femelle selon l'invention, ainsi qu'un contact mâle ; [0019] [fig.2] représente schématiquement en perspective une portion de deux lames de contact d'un contact femelle tel que celui représenté sur la figure 1 ; [0020] [fig.3] représente schématiquement en coupe longitudinale une portion de deux lames de contact d'un contact femelle tel que celui représenté sur la figure 1, une broche d'un contact mâle étant présentée, en vue de son insertion entre ces deux lames, au niveau des zones de friction de celles-ci ; [0021] [fig.4] représente schématiquement en perspective des zones de friction correspondant à deux exemples de modes de réalisation d'un contact femelle selon l'invention ; [0022] [fig.5] représente schématiquement en perspective des zones de friction correspondant à deux autres exemples de modes de réalisation d'un contact femelle selon l'invention ; [0023] [fig.6] représente schématiquement en coupe longitudinale la zone de friction d'une lame de contact femelle de l'un des modes de réalisation représentés sur la figure 5 ; [0024] [fig.7] représente schématiquement en perspective des zones de friction correspondant à deux autres exemples de modes de réalisation d'un contact femelle selon l'invention ; [0025] [fig.8] représente schématiquement en perspective des zones de friction correspondant à deux autres exemples de modes de réalisation d'un contact femelle selon l'invention ; et [0026] [fig.9] correspond à un exemple de diagramme représentant la force d'insertion en fonction du déplacement de la broche d'un contact mâle lors de son insertion entre les lames de contact, respectivement d'un contact femelle standard et d'un contact femelle selon l' invention. Description détaillée [0027] Selon un mode de réalisation de l'invention, celle-ci est un ensemble de connexion comprenant un connecteur mâle et un connecteur femelle. Ceux-ci peuvent correspondre à des connecteurs de l'art antérieur et ne seront ni représentés, ni décrits de manière détaillée dans ce document. Chacun d'eux comporte de manière connue un boîtier en matériau diélectrique muni d'alvéoles pour loger respectivement des contacts mâles dans le connecteur mâle et des contacts femelles dans le connecteur femelle. [0028] Un exemple de contact mâle 1 et de contact femelle 2 est représenté sur la figure 1. Ces contacts mâle 1 et femelle 2 s'étendent essentiellement longitudinalement parallèlement à une direction d'insertion I. lors de l'accouplement et après accouplement des connecteurs mâle et femelle. Ces contacts mâle 1 et femelle 2 sont réalisés à partir d'un ou plusieurs feuillets métalliques conducteurs par exemple en alliage de cuivre, d'aluminium ou autre. Chaque feuillet comporte deux faces principales. Chaque feuillet est découpé, déformé et plié pour former un contact mâle 1 ou femelle 2. Ces contacts mâle 1 et femelle 2 comportent chacun respectivement une portion de fixation 3 et une portion de contact 4. [0029] Dans l'exemple décrit ici, la portion de fixation 3 est destinée à la connexion mécanique et électrique du contact 1 ou 2 avec un câble. La portion de fixation 3 correspond dans l'exemple illustré par la figure 1 à une zone de sertissage. Mais, selon des variantes, la portion de fixation 3 du contact mâle 1 et/ou du contact femelle 2 peut aussi bien correspondre à des moyens de connexion mécanique et électrique à un circuit électrique ou électronique. Il s'agit alors par exemple de pattes de soudage et/ou de pattes à insérer dans des trous de circuit imprimé. [0030] La portion de contact 4 du contact mâle 1 comporte une broche 5 s'étendant longitu- dinalement de la portion de fixation 3 vers une extrémité libre 6. La section transversale de la broche 5 est essentiellement constante sauf au niveau de l'extrémité libre 6 où elle se rétrécie en pointe. Sur sa partie ayant une section transversale constante, la broche 5 présente deux surfaces de contact 7. Sur sa partie en pointe, la broche comporte deux surfaces de friction 8 (voir figure 3). Ces surfaces de frictions 8 sont inclinées par rapport à la direction d'insertion 1. [0031] La portion de contact 4 du contact femelle 2 comporte une cage 9, dans laquelle sont logées deux lames de contact 10 (représentées en particulier sur les figures 2 et 3). Ces lames de contact 10 sont élastiquement déformables. Ces lames de contact 10 s'étendent longitudinalement de la portion de fixation 3 vers une extrémité libre 11. Les lames de contact 10 comportent chacune notamment une surface de contact 12 et une zone de friction 14. Sur chaque lame, la surface de contact 12 et la zone de friction 14 sont en continuité l'une avec l'autre sur la même face principale du feuillet dans lequel la lame de contact 10 est réalisée. Depuis la portion de fixation 3, en direction de l'extrémité libre 11, les deux lames de contact 10 se rapprochent l'une de l'autre, vers un axe central C, parallèle à la direction d'insertion 1, jusqu'aux surfaces de contact 12. Les surfaces de contact 12 se trouvent en vis-à-vis l'une de l'autre de part et d'autre d'un plan de symétrie (perpendiculaire à la feuille sur la figure 3) passant par l'axe central C. Depuis les surfaces de contact 12 en direction des extrémités libres 11, les lames de contact 10 s'écartent l'une de l'autre, pour former un « V », ou encore un entonnoir adapté pour guider la broche 5 vers les surfaces de contact 12 et pour faciliter l'écartement des lames de contact 10, lors de l'insertion de la broche 5 dans la portion de contact 4 du contact femelle 2, lors de l'accouplement des connecteurs mâle et femelle. Depuis les surfaces de contact 12 en direction des extrémités libres 11, les lames de contact 10 comportent donc des zones de friction 14 destinées à interagir mécaniquement avec les surfaces de friction 8 de la broche 5 lors de l'insertion de la broche 5 dans la portion de contact 4 du contact femelle 2. [0032] Les contacts mâle 1 et femelle 2 sont par exemple formés d'un alliage de cuivre étamé au moins au niveau des surfaces de contact 7, 12. Eventuellement, les surfaces de friction 8 du contact mâle 1, ainsi que les zones de friction 14 du contact femelle 2 sont donc aussi étamées. [0033] La zone de friction 14 de chaque lame de contact 10 est donc recourbée et s'écarte de l'axe central C depuis la surface de contact 12 vers l'extrémité libre IL pour former un angle d'insertion a non-nul avec l'axe central C. Par exemple, cet angle a est compris entre 20 et 60 degrés. [0034] La zone de friction 14 d'une ou plusieurs lames de contact 10 comporte une ou plusieurs structures en relief 15. Différentes variantes de ces structures en relief 15 sont 6 représentées sur les figures 4 à 8. Les zones de frictions 14 représentées sur les figures 4 à 8 correspondent à une partie de la lame de contact 10 dont la section, dans un plan perpendiculaire à l'axe central C, est essentiellement droite. Mais selon des variantes non-représentées, cette section de la lame de contact 10 pourrait aussi être courbée dc manière à s'écarter du plan de symétrie entre les deux lames de contact 10, en éloignement de l'axe central C vers les bords dc chaque lame de contact 10. [0035] Comme représenté sur la figure 4, une zone de friction 14 peut être, par exemple, micro-structurée. Dans cc cas, des protubérances 15 sont présentes, en plus ou moins grand nombre, en relief et en saillie par rapport à la surface de hase 16 dc la zone de friction 14. La surface de hase 16 d'une zone de friction est définie, dans cc document, comme étant la surface d'une zone de friction 14, située entre les structures en relief 15. Cette surface de hase 16 correspond essentiellement à la surface non-déformée d'une zone de friction 14 (correspondant donc aussi à la surface d'une zone de friction avant l'opération par laquelle sont réalisées les structures en relief 15). [0036] Les protubérances 15 sont réalisées par exemple par déformation plastique (estampage) du feuillet dans lequel sont découpées les lames de contact 10. Elles dépassent d'au moins 3 micromètres de la surface. En effet, il peut être avantageux que leur hauteur soit supérieure à l'épaisseur des couches de revêtement déposées sur les lames de contact. Pour des lames de contact 10 ayant une largeur de l'ordre de 2 millimètres, elles ont par exemple un diamètre de 50 micromètres. Autrement dit, elles occupent chacune une aire de la zone de friction sensiblement égale à 1960 micromètres carrés. Elles peuvent être distribuées, comme représenté à gauche sur la figure 4, selon un réseau à maille carrée avec un pas par exemple de 200 micromètres. Alternativement, comme représenté à droite sur la figure 4, elles sont en nombre plus limité (par exemple deux rangées de trois protubérances 15) de manière à réduire encore davantage les surfaces en interaction avec les surfaces de friction 8 de la broche 5 du contact mâle 1 La configuration représentée à droite la figure 4 présente l'avantage, par rapport à celle de la figure de gauche, qu'il n'y a pas de protubérance au centre, dans l'axe pal- rapport à la surface de contact 7 de la broche 5 du contact mâle 1. Ainsi, les protubérances 15 ne frottent pas sur cette surface de contact 7, et ne l'usent donc pas. [0037] Quel que soit le nombre de structures en relief 15, c'est-à-dire de protubérances dans le cas présent, la somme des aires occupées individuellement par chacune d'elles, est inférieure à l'aire de la zone de friction 14 occupée par l'ensemble de ces structures en relief 15. Par exemple à gauche sur la figure 4, la somme des aires occupées individuellement par chacune d'elles est égale à 24 fois 1960 micromètres carrés, soit 0,047 millimètres carrés. Alors que l'aire de la zone de friction occupée par l'ensemble de ces structures est de 0,56 millimètres carrés. 7 [0038] Lorsque les structures en relief 15 sont des protubérances elles sont disposées sur chaque zone de friction 14 de manière à ce que la broche 5 interagisse avec tout ou partie des structures en relief 15 et essentiellement avec la surface apicale de ces structures en relief 15. Autrement dit, préférentiellement la broche n'interagit pas avec la surface de hase 16 des zones de friction 14. [0039] En outre, comme la broche 5 du contact mâle 1 n'interagit pas avec la totalité de la surface d'une zone de friction 14, mais seulement avec la surface apicale d'une partie (comme sur la figure 4 à gauche par exemple) ou de la totalité (comme sur la figure 4 à droite par exemple) des structures en relief 15, on peut dire que la surface de la zone de friction 14 sur laquelle la zone de friction 14 et une broche 5 de contact mâle 1 sont destinés à interagir est inférieure à l'aire délimitée par la limite périphérique de la région occupée, sur la zone de friction 14, par la structure en relief ou par l'ensemble des structures en relief. Ceci est d'autant plus le cas, lorsque l'ensemble des structures en relief 15 avec lesquelles un contact mâle 1 est susceptible d'interagir est un sous ensemble de toutes les structures en relief 15. [0040] Selon la variante de l'invention illustrée par la figure 5, la zone de friction 14 comprend des structures en relief 15 formant des pentes progressives. Dans ce cas, ces structures forment des protubérances 15 présentes, en plus ou moins grand nombre, en saillie sur la surface de hase 16 de la zone de friction 14. Ces protubérances 15 sont réalisées par déformation plastique (estampage) du feuillet dans lequel sont réalisées les lames de contact 10. Elles peuvent être en plus ou moins grand nombre, par exemple au nombre de trois sur chaque zone de friction 14 (à gauche sur la figure 5) ou au nombre de deux sur chaque zone de friction 14 (à droite sur la figure 5). La configuration représentée à droite la figure 5 présente l'avantage, par rapport à celle de la figure de gauche, qu'il n'y a pas de protubérance au centre, dans l'axe par rapport à la surface de contact 7 de la broche 5 du contact mâle 1. Ainsi, les protubérances 15 ne frottent pas sur cette surface de contact, et ne l'usent donc pas. Ces protubérances 15 présentent chacune une surface de friction 17 formant une pente ayant un angle 13 plus faible avec l'axe central C que l'angle a entre la surface de base 16 de la zone de friction 14 et l'axe central C (voir figure 6). C'est cette surface de friction 17 qui interagit avec la broche 5 du contact mâle 1. Ainsi, lorsque la broche 5 du contact mâle 1 est insérée dans le contact femelle 2, les surfaces de friction 8 du contact mâle 1 interagissent avec des surfaces de friction 17 du contact femelle 2 de manière plus progressive qu'elles n'auraient interagit avec la surface de base 16 de la zone de friction 14, donc dépourvue de structures en relief 14. L'angle entre les surfaces de friction 8, 17 respectives des contacts mâle 1 et femelle 2 étant plus faible, ces surfaces de friction 8, 17 glissent l'une sur l'autre plus facilement. [0041] Pour cette variante encore, la somme des ah-es A occupées individuellement par 8 chacune des protubérances, est inférieure à l'aire SA de la zone de friction 14 occupée par l'ensemble de ces structures en relief 15 (voir figure 5). [0042] Selon la variante de l'invention illustrée par la figure 7, la zone de friction 14 comprend des structures en relief 15 correspondant à des découpes ou ouvertures dans la lame de contact 10. Ces découpes sont réalisées par exemple par poinçonnage. Elles peuvent être en plus ou moins grand nombre, par exemple au nombre de trois sur chaque zone de friction 14 (à droite sur la figure 7) ou une seule sur chaque zone de friction 14 (à gauche sur la figure 7). [0043] Dans ce cas, le relief est en quelque sorte inversé par rapport aux variantes pré- cédentes. Ce sont alors des espaces, sur la surface de base 16, des zones de friction 14 situés entre les découpes qui interagissent avec la broche 5. Le fait d'avoir un creux au centre, dans l'axe par rapport à la surface de contact 7 de la broche 5 du contact mâle 1, permet d'éviter des frottements sur cette surface de contact 7, et donc de ne pas l'user. [0044] Selon la variante de l'invention illustrée par la figure 8, la zone de friction comprend des structures en relief 15 correspondant à des cavités ou creux dans la lame. Contrairement à la variante précédente, la lame de contact 10 n'est pas perforée de part en part. Les creux sont réalisés par exemple par estampage. Comme pour la variante précédente, ils peuvent être en plus ou moins grand nombre, par exemple au nombre de trois sur chaque zone de friction 14 (à droite sur la figure 8) ou un seul sur chaque zone de friction (à gauche sur la figure 8). Ces creux ont essentiellement la même fonction que les découpes de la variante précédente, mais sont plus aisés à réaliser industriellement et permettent de conserver des zones de friction 14 plus robustes. [0045] Quel que soit le nombre et la forme des structures en relief 15, leur présence sur la zone de friction permet de réduire la force d'insertion. [0046] Ainsi, comme représenté sur la figure 9, avec un contact femelle standard (c'est-à-dire avec des zones de friction dépourvues de structures en relief) on constate que l'effort d'insertion augmente progressivement pendant que la broche 5 est insérée entre les lames de contact 10. La courbe présente un maximum qui est atteint lorsque les surfaces de friction 8 de la broche 5 cessent d'interagir avec les zones de friction 14 des lames de contact 10. Puis l'effort d'insertion diminue pour atteindre un plateau lorsque les surfaces de contact 12 du contact femelle 2 glissent sur les surfaces de contact 7 de la broche 5. [0047] Sur la figure 9 est aussi représenté l'effort d'insertion mesuré pour un contact femelle 2 comportant des zones de friction 14 avec des pentes progressives (comme illustré sur les figures 5 et 6). Dans ce cas, La broche interagit plus tôt avec la surface de friction 17 qu'avec la surface de base 16 dans le cas d'un contact standard. Un seuil est atteint lorsque les surfaces de friction 8 de la broche 5 cessent d'interagir avec les surfaces de 9 friction 17 et que ce sont les surfaces de contact 7 de la broche 5 qui glissent sur les surfaces de friction 17. Ce seuil est très inférieur au maximum observé pour l'effort d'insertion correspondant au contact standard. Ensuite, l'effort reste pratiquement constant jusqu'à ce que les surfaces de contact 7 de la broche 5 glissent sur les surfaces de contact 12 des lames de contact 10. [0048] On constate donc qu'un contact selon l'invention présente les avantages suivants : réduction de l'effort d'insertion ; meilleure stabilité de l'effort d'insertion grâce à un meilleur guidage de la broche sur les zones de friction 14 du fait de la présence des structures en relief 15; réduction de l'usure du contact mâle 1 ; facilité de mise oeuvre (il y ajuste à modifier un outil qui est déjà utilisé pour la réalisation d'un contact standard). [0049] Les structures en relief 14 décrites ci-dessus en relation avec les figures 4 à 8 sont réalisées par estampage ou découpe, mais d'autres procédés peuvent être envisagés pour leur réalisation, tels que la gravure, ou le dépôt de matière, par exemple. [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5]