EP0812037B1

EP0812037B1 - Borne de contact électrique femelle de type à cage renforcée

Info

Publication number: EP0812037B1
Application number: EP97108783A
Authority: EP
Inventors: Georges Chaillot; Patrice Cappe
Original assignee: Framatome Connectors International SAS
Current assignee: FCI SA
Priority date: 1996-06-03
Filing date: 1997-06-02
Publication date: 2002-01-30
Anticipated expiration: 2017-06-02
Also published as: FR2749440A1; ES2170299T3; KR980006632A; DE69710125T2; EP0812037A1; US5836793A; ATE212754T1; JPH10125380A; CA2204292A1; BR9703429A; DE69710125D1; FR2749440B1

Description

La présente invention concerne une borne de contact électrique femelle d'une seule pièce, en tôle découpée et formée, destinée à recevoir un contact mâle. Elle concerne plus particulièrement une borne du type comprenant un corps avant en forme de cage ayant un fond, une paroi supérieure, et deux parois latérales ayant chacune une languette interne qui leur est raccordée par un pli à 180° et qui présente à l'avant une partie en porte à faux constituant une lame de contact.

On connaít déjà des bornes de contact du type ci-dessus défini, pouvant être fabriquées par découpage, pliage, formage et éventuellement roulage d'une plaquette de feuillard de façon beaucoup plus économique que les bornes décolletées. En contrepartie, les contacts existants en tôle découpée et formée présentent un certain nombre d'inconvénients. Si les lames de contact sont initialement en appui l'une contre l'autre et opposent une force élevée à leur écartement, ce qui est favorable à l'établissement d'une pression de contact élevée garant d'une liaison électrique de bonne qualité, la force d'insertion est importante et il existe un risque d'introduction difficile. Ce premier inconvénient peut devenir grave si de nombreuses bornes de contact sont prévues dans un même connecteur. Si au contraire les lames de contact sont initialement séparées, la pression exercée par chaque lame de contact peut dans certains cas être insuffisante pour assurer une bonne liaison électrique.

Une solution à ce problème technique a été apportée dans la demande de brevet FR-A-2621180 qui décrit une borne de contact femelle qui tout à la fois garantit une liaison électrique satisfaisante et assure un guidage du contact mâle lors de son introduction. C'est ainsi que chaque paroi latérale présente à l'avant un rabat replié vers l'intérieur, retenant la lame de contact en précontrainte de flexion dans une position où elle est hors de contact avec l'autre lame de contact.

Beaucoup des bornes de contact en tôle pliée existant à ce jour présentent en outre un risque d'écrasement lors de leur manutention en production ou chez les fabricants de harnais. C'est le cas notamment de bornes de contact électrique femelle en forme de cage mais à simple paroi comme celles décrites dans les brevets US-A-4453799 ou EP-A-0697752, ou encore de celles présentant des lames de contact non précontraintes qui ne participent pas à la rigidité de la cage comme décrites par exemple dans la demande de brevet FR-A-2627020.

Les bornes électriques à simple ou double paroi doivent par ailleurs résister à toute action d'arrachement ou de cisaillement du feuillard de métal les constituant. C'est ainsi que, du fait des découpes, formages, pliages de ces tôles de faible épaisseur, les intersections des lignes de coupe peuvent se cisailler, se déchirer sous l'action d'une poussée mécanique latérale exercée sur une paroi ou parallèlement à celle-ci.

Ce risque est particulièrement élevé dans les zones amincies telle que la zone de transition entre la partie arrière de raccordement à un fil électrique et la partie avant constituée par la cage, ou encore dans les fenêtres de la cage prévues pour permettre la fixation de la borne dans les boítiers en plastique des connecteurs recevant ces bornes.

Enfin il convient de mentionner le risque de l'introduction en force d'un contact mâle dont le dimensionnement serait supérieur aux dimensions internes de la cage et qui de ce fait appliquerait une pression, sur les lames de contact, supérieure à la pression du seuil de déformation élastique du métal constituant la lame de contact, ce qui entraínerait une détérioration définitive de la lame ayant alors atteint son seuil de déformation plastique.

Ces inconvénients deviennent particulièrement importants lorsque, pour des impératifs économiques, les fabricants qui recherchent des solutions visant à réduire les coûts sans pénaliser la qualité, envisagent de réduire l'épaisseur du feuillard constituant la plaquette unique de métal électriquement conducteur.

L'invention vise ainsi une borne de contact électrique femelle obtenue à partir d'une plaquette unique de métal électriquement conducteur comportant une partie arrière permettant sa liaison avec un conducteur électrique et une partie avant en forme de cage constituée d'un fond, de deux demi-parois supérieures, de deux parois latérales munies de moyens de guidage d'un contact mâle lors de son insertion et de moyens de fixation de cette cage dans des boítiers de connexion, ces moyens de fixation comportant entre autre une fenêtre pratiquée dans chaque paroi latérale, destinée à recevoir un ergot porté par un doigt prévu dans l'isolant du boítier de connexion.

Suivant l'invention cette borne est caractérisée en ce qu'au moins une des arêtes de l'ouverture présente une déformation définissant un épaulement dont la surface d'appui est sensiblement supérieure à la surface d'appui de l'ergot.

Au titre d'une première variante la déformation présente un pli orienté vers l'intérieur de la borne.

Selon une seconde variante la déformation présente un double pli orienté selon une première direction vers l'intérieur de la borne puis orienté à 180° de la première direction.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le plan de la surface d'appui définit avec le plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la borne un angle α compris entre 1° et 45° et de manière préférentielle une valeur de 15°.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels :

la figure 1 est une vue en perspective montrant une borne de contact électrique femelle selon l'invention;

la figure 2 est une vue en plan d'une plaquette destinée à être pliée pour constituer la borne de l'invention;

les figures 3A et 3B sont des vues en coupe de la partie avant en forme de cage;

la figure 4 est une coupe partielle d'une borne positionnée dans un isolant;

les figures 5 et 5A sont deux vues en perspective avec une partie arrachée montrant la borne de la figure 1;

les figures 6 et 6A sont deux vues en perspective avec une partie arrachée montrant un autre détail de la borne de la figure 1;

la figure 7 est une vue en plan d'une plaquette destinée à être pliée pour constituer une borne de l'art antérieur.

La borne dont la constitution finale est montrée en figures 1 et 3 à 6, réalisée à partir d'une plaquette du genre montré en figure 2, est destinée à être insérée dans un boítier de connecteur dont la constitution générale peut être classique. La borne 10 est d'une seule pièce, elle peut être regardée comme ayant un corps avant 11 destiné à recevoir un contact mâle 12 et une partie arrière ou fût à sertir 14. Ces deux parties sont séparées par une zone de transition 15. Le fût 14 comporte deux jeux de languettes 16 et 18, respectivement destinés à être serties sur l'âme et sur la gaine d'un fil électrique 20.

Le corps de la borne 10 présente une forme de cage ayant un fond 22 et deux côtés 24. Chaque côté 24 est double. Il comprend une paroi externe 26 et une languette interne 28. Chaque paroi externe 26 est réalisée par pliage à 90° de la plaquette d'origine suivant l'une des lignes 30 indiquées en traits mixtes sur la figure 2. La languette interne 28 est reliée à la paroi externe 26 par un pli à 180° suivant l'arête indiquée en 32 sur la figure 2. L'ensemble des deux paroi et languette 26 et 28 présentent un pli à angle droit suivant les lignes désignées par 34 sur la figure 2.

Comme on le voit sur la figure 2 chaque languette interne 28 n'est raccordée à la paroi externe correspondante 26 que dans sa partie arrière. La partie avant de chaque languette interne 28 constitue ainsi une lame de contact 29 élastique d'appui générant une pression sur la surface du contact mâle 12 lorsque celui-ci est inséré.

Dans un autre mode de réalisation non représenté, chaque lame de contact 29 pourrait être fractionnée par une fente sur une partie de sa longueur à partir de l'extrémité libre, ceci permet un appui plus régulier mais ce fractionnement n'est cependant pas indispensable. L'un des contacts (ou les deux) pourrait être dépourvu de fente. Inversement, il serait possible de prévoir plus d'une fente dans chaque lame de contact.

Entre la paroi 26 et la languette 28 une partie de paroi proche du pli à 180° constitue un demi plafond de cage. Dans le mode de réalisation représenté, la découpe de la plaquette d'origine laisse subsister des languettes 40 en appui de butée l'une contre l'autre et constituant un plafond continu dans la zone en porte à faux des lames de contact 29. Cette dernière solution limite les risques d'accrochage de bornes entre elles lorsqu'elles sont groupées en botte ou en vrac et assure une protection complète des lames de contact.

Chaque lame de contact 29 a avantageusement une forme du genre montré en figures 3 et 4. La partie en porte à faux, formant contact électrique, représente un peu plus de la moitié de la longueur totale de la languette interne 28 et elle est mise en forme de façon à présenter une cambrure vers l'intérieur. Elle présente de plus un coude épaissi 27 dirigé vers l'autre lame de contact, à proximité immédiate de son extrémité libre. La force élastique due au cambrage de la lame de contact 29 et tendant à rapprocher deux lames l'une contre l'autre, est absorbée par un rabat 46 de la paroi externe 26 correspondante, replié vers l'arrière. Ce rabat 46 qui permet de plus le guidage du contact mâle lors de son insertion, retient ainsi la lame de contact 29 en précontrainte de flexion dans une position proche de la paroi externe 26 à laquelle elle est liée, c'est à dire dans une position où elle est hors de contact avec l'autre lame de contact 29 qui lui est opposée. On voit sur la figure 1 que le pli des rabats se trouve en avant des arêtes terminales des parois latérales de la cage et est de forme arrondie, ce qui facilite l'introduction de la borne dans l'isolant 51 d'un boítier de connecteur, non représenté, et limite les risques de détérioration de cet isolant. Pour réduire encore le risque lors de l'introduction, les arêtes du fond et du plafond peuvent être adoucies.

Dans les parois externes 26 sont ménagées des ouvertures 50 destinées à permettre l'immobilisation de la borne dans un isolant 51 à l'aide d'un doigt de verrouillage 52 qui peut avoir l'une quelconque des constitutions utilisées à l'heure actuelle. Dans le mode de réalisation montré en figure 4, ce doigt est constitué par une poutre allongée ménagée lors du moulage de l'isolant, présentant un ergot 53 dirigé vers l'intérieur de l'alvéole de l'isolant et pouvant s'engager dans la fenêtre 50. Du fait que la poutre 52 se prolonge en avant de l'ergot 53, il est possible de déverrouiller la borne en enfonçant un tube à travers le passage avant 54 de l'isolant (délimité par une lèvre annulaire présentant une brèche permettant le montage de la languette 52), ce tube venant se glisser entre le côté de la borne et la poutre. Du fait de l'emplacement symétrique des deux fenêtres 50, la borne peut occuper l'une ou l'autre de deux positions symétriques dans l'alvéole de l'isolant.

Comme il est visible sur les figures 2 à 4, la fenêtre 50 présente sur l'un de ses cotés une portion de paroi qui lors de la fabrication permet la réalisation d'une déformation du feuillard de manière à former un pli 55. Ce pli 55 définit un épaulement dont la surface 56 est prévue pour coopérer avec la surface d'appui supérieure 57 de l'ergot 53 permettant la fixation de la borne dans l'alvéole de l'isolant.

On notera que l'extrémité de cette déformation 55 est orientée vers l'intérieur et constitue une butée agissant sur la surface extérieure de la lame de contact 29 de façon à éviter tout risque de dépassement de la limite élastique de ladite lame.

Cette disposition, combinée à la disposition décrite ci-dessus selon laquelle le rabat 46 retient en précontrainte de flexion la lame de contact 29, permet ainsi de maítriser la pression de contact de la lame sur le contact mâle en continu, c'est à dire tout au long de la vie de la borne, à chaque insertion de ce dernier.

L'avantage d'une telle disposition permet grâce aux deux déformations, à savoir le rabat 46 et le pli 55, la définition d'un jeu délimitant le déplacement de la lame de contact 29 entre une position dite passive lorsqu'elle est retenue par le rabat 46 et qu'aucun contact mâle n'est inséré et une position dite active lorsqu'elle limite l'écartement maximum de la lame sous l'effort créé par l'introduction du contact mâle.

Comme on le voit sur la figure 3, les plis 55 des deux parois externes 26 convergent dans un même plan horizontal de façon à ce que les points de contact entre le contact mâle 12 et les lames de contact 29 d'une part et entre les lames de contact 29 et les plis 55 d'autre part définissent un espace qui élimine toute possibilité d'introduire un contact mâle non conforme aux dimensions de la borne femelle.

Comme décrit en figure 4, le pli 55 présente une double orientation. Le premier pliage oriente la partie de feuillard prédécoupé vers le centre de la borne, puis une seconde opération oriente à 180° la même partie de feuillard vers l'extérieur de la borne renforçant ainsi la tenue mécanique de l'épaulement constitué par le pli 55. On notera d'autre part que la surface inférieure 56 du pli 55 présente une surface d'appui importante sur la surface supérieure 57 de l'ergot 53 ce qui évite tout risque de cisaillement de la plaquette malgré la diminution de l'épaisseur du feuillard. Cette surface 56 est sensiblement supérieure à la surface d'appui 57 de façon à ce que l'effort exercé soit le plus homogène possible sur ces surfaces et n'engendre pas de porte à faux.

Les plans respectifs des surfaces d'appui complémentaires 56 et 57 définissent un angle α avec le plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la borne, de manière à ce que leur pentes opposées respectives créent un effet d'auto engagement entre la borne et l'isolant. A titre d'exemple la valeur de l'angle α de la surface 57 de l'ergot est compris entre 1° et 45° et de manière préférentielle présente une valeur de 15°.

En se référant à la figure 7 on notera que les fenêtres 50a pratiquées dans les parois des bornes électriques de l'art antérieur peuvent évidemment comporter les plis 55 bien que ces parois soient simples.

Les figures 5 et 5A montrent un dispositif de consolidation de la borne 10. En effet, dans le but de compenser la diminution de l'épaisseur de la plaquette, le rabat 46 possède une largeur L sensiblement égale à la largeur interne définie par les parois de la borne une fois repliée de façon à ce que les arêtes latérales des rabats 46 viennent en appui sur la surface intérieure du fond et des demi-parois supérieures de la borne. En outre ces parois sont pourvues d'ouvertures 60 dans lesquelles s'engagent des tenons 61 pratiqués sur les extrémités des arêtes latérales des rabats 46.

Outre le fait que les rabats 46 sont ainsi solidement fixés, cette consolidation de la cage formant la borne 10 permet aussi un entretoisement des parois de cette cage et permet d'éviter tout écrasement accidentel.

On notera que la fixation des rabats 46 dans la cage peut être réalisée par un seul tenon 61 prévu sur l'une ou l'autre des arêtes latérales du rabat 46.

Les figures 6 et 6A montrent une autre disposition apte à renforcer la rigidité mécanique de la borne en général.

En effet entre le corps avant 11 de la borne 10 et le fût à sertir 14 il existe une zone dite de transition 15 qui peut subir des déformations ou désalignements préjudiciables pour la mise en place des bornes dans les isolants.

Sur ces figures, on voit que cette zone de transition est de dimension réduite. En effet les parois 26 du corps avant 11 sont prolongées par deux branches 71 et 72 en forme d'équerre qui définissent avec le fond 22 et la paroi 26 une ouverture 70 constituée ainsi de 4 cotés coopérant ensembles à la consolidation de cette zone partiellement évidée. On notera que l'ouverture 70 permet l'introduction de tout dispositif de blocage latéral secondaire de la borne dans un boítier de connecteur. Il convient de même de noter qu'entre les deux équerres disposées chacune sur une paroi 26 est prévu un espace 73 permettant le positionnement de l'extrémité de tout fil à sertir dépassant légèrement les dimensions requises, évitant ainsi à ce fil de repousser la borne au delà des normes requises pour le bon positionnement de la borne dans son isolant.

On donnera maintenant une description succincte d'un procédé possible de fabrication de bornes suivant l'invention, permettant d'obtenir les bornes en bandes d'alimentation d'une machine de sertissage automatique sur des fils.

Dans le cas des bornes de l'invention destinées au domaine automobile, la fabrication s'effectue par découpage et formage (pliage) de feuillards d'alliage cuivreux ayant une épaisseur de 0,29 mm. A un premier poste de travail, le feuillard est découpé pour donner naissance à des plaquettes successives du genre montré en figure 2, raccordées entre elles par une bande de liaison 66. Les lignes de pliage, indiquées en traits mixtes sur la figure 2, peuvent être marquées à la presse. Les lames de contacts 29 sont mis en forme par cambrage et frappe et les rabats 46 sont formés. Comme le montre la figure 4, il est avantageux de donner à l'ensemble, constitué par les rabats et la partie terminale libre des lames de contact 29, une pente, par exemple d'environ 15°, qui facilite l'introduction du contact mâle.

Le pli à 180° entre les languettes et parois internes et externes et le pli à 90° vers l'intérieur séparant la partie de la languette interne appartenant au côté et celle appartenant aux plafonds sont formés; simultanément les tenons 61 pénètrent dans les fenêtres 60 et les parois formées viennent au contact des arêtes des rabats 46.

L'invention ne se limite pas aux modes particuliers de réalisation qui ont été représentés et décrits à titres d'exemples. Elle est susceptible de nombreuses variantes. Par exemple, il est possible de constituer une borne dont les faces ne sont pas exactement parallèles mais présentent une pente ; une échancrure permettant le passage de la lame mâle en biais, ce qui est requis pour certains modes de réalisation d'étanchéité, destinée à recevoir une languette d'étanchéité peut être ménagée à l'avant du plafond du contact. Il doit être entendu que la portée du présent brevet s'étend à de telles variantes ainsi plus généralement qu'à toutes autres restant dans le cadre des équivalences, comme définies dans les revendications annexées.

Claims

Borne de contact électrique femelle obtenue à partir d'une plaquette unique de métal électriquement conducteur comportant une partie arrière (14) permettant sa liaison avec un conducteur électrique (20) et une partie avant en forme de cage constituée d'un fond (22), de deux demi-parois supérieures, de deux parois latérales (24) munies de moyens de guidage d'un contact mâle (12) lors de son insertion et de moyens de fixation de cette cage dans un boítier de connexion, comportant entre autre une fenêtre (50) pratiquée dans chaque paroi latérale, destinée à recevoir un ergot (53) porté par un doigt (53) prévu dans l'isolant du boítier de connexion, caractérisée en ce qu'au moins une des arêtes de l'ouverture (50) présente une déformation définissant un épaulement (55) dont la surface d'appui (56) est sensiblement supérieure à la surface d'appui (57) de l'ergot (53).
Borne de contact électrique femelle selon la revendication 1 caractérisée en ce que la déformation présente un pli (55) orienté vers l'intérieur de la borne.
Borne de contact électrique femelle selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que la déformation présente un double pli orienté selon une première direction vers l'intérieur de la borne puis orienté à 180° de la première direction.
Borne de contact électrique femelle selon les revendications 1 à 3 caractérisée en ce que le plan de la surface d'appui (56) définit avec le plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la borne un angle α compris entre 1° et 45°.
Borne de contact électrique femelle selon la revendication 4 caractérisée en ce que l'angle α a une valeur de 15°.