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Ensemble de connexion à pression
La présente invention a pour objet un ensemble de connexion à
pression pour un appareil mobile, notamment pour un poste téléphonique
mobile. Le mobile téléphonique peut ainsi être un combiné utilisable aussi
bien dans le domaine du GSM que d'une manière domestique. Plus
généralement l'invention concerne tous les appareils dont la connexion doit
pouvoir être réalisée de manière simple, à la demande. II pourrait s'agir par
exemple de n'importe quel appareil reposé sur un socle pour recharger sa
batterie.
L'invention a pour objet de résoudre un problème qui se présente
dans les ensembles de connexion à pression. En effet on considère dans le
domaine de la connexion deux familles de connecteurs. Une première famille
concerne les connecteurs par insertion, une deuxième famille concerne les
connecteurs par pression. Dans les deux cas, une fiche doit être approchée
d'un socle, d'une prise. La fiche et la prise possèdent des terminaisons
assurant le contact et des câbles électriques reliés à ces terminaisons. Dans
le mode de connexion par pression, le contact entre des parties
conductrices, normalement métalliques, de la fiche avec des parties
conductrices correspondantes du socle sert de limite au rapprochement
relatif du socle et de la fiche. Par rapport au sens de l'approche de ces deux
pièces l'une vers l'autre, les parties conductrices se présentent d'une
manière frontale.
Dans les contacts à insertion la fiche doit étre insérée dans une cavité
du socle, les contacts entre les zones conductrices de la fiche et du socle
s'effectuent généralement par glissement. L'effort de contact est dans ce cas
latéral, c'est-à-dire perpendiculaire au sens relatif d'avancement de la fiche
et
du socle. Dans le mode de connexion par insertion, le glissement des parties
métalliques l'une sur l'autre peut conduire à leur usure. Pour l'éviter, il
peut
être prévu des connecteurs à atterrissage. Dans ce dernier cas, l'avancée de
la fiche dans le socle provoque un déplacement perpendiculaire des zones
conductrices du socle pour venir au contact, en fin de course, des zones
métalliques de la fiche. On peut par ailleurs considérer que les ensembles de
connexion par pression sont des dispositifs à atterrissage dont l'angle
d'atterrissage est grand.
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Les connecteurs à pression sont peu adaptés pour les prises mais
sont bien utiles pour les chargeurs et les kits de véhicules. Les connecteurs
à
insertion sont peu adaptés pour les chargeurs et kits de véhicules mais bien
adaptés pour réaliser des prises.
II est connu de fabriquer des connecteurs mixtes c'est-à-dire des
connecteurs dont le socle est susceptible de recevoir alternativement une
fiche de contact par pression ou une fiche de contact par insertion. La
demande de brevet PCT WO-A-97/36350 décrit dans ce domaine un tel
connecteur utilisable de deux façons. Dans un connecteur de ce type les
zones métalliques de connexion par pression peuvent se prolonger
électriquement dans des zones métalliques de connexion par insertion.
Le développement de l'utilisation d'appareils électriques, notamment
dans le domaine de la téléphonie, conduit à rechercher des socles ayant des
fonctions variées. Par exemple on envisage un socle à installer dans une
voiture. Dans ce cas, le socle peut être destiné à recevoir un téléphone
mobile pour recharger la batterie de ce téléphone mobile pendant qu'il
repose dans le socle. En outre, dans cette même utilisation on envisage que
le fait méme de poser le téléphone mobile dans le socle commute des voies
audio (le haut-parleur et le microphone) soit sur un microphone-casque que
le conducteur du véhicule peut porter sur la téte soit sur un ensemble
microphone haut-parleur installé dans le véhicule en regard de ce conducteur
pour lui permettre une communication à mains libres. De même, on envisage
de lui connecter un vibreur qui se substituerait à la sonnerie, de manière à
alerter le porteur du vibreur que le téléphone mobile est en train de recevoir
une communication. On envisage également d'utiliser le socle pour relayer la
transmission des messages acheminés par ce téléphone mobile. Le relais
s'effectuera par exemple par une liaison hertzienne en fréquence domestique
(par exemple 27 MHz). Enfin dans le domaine de ta transmission de
données, notamment dans le cas de transmission de télécopies, il est prévu
de pouvoir connecter un micro-ordinateur au socle qui lui-même est relié au
téléphone mobile afin d'utiliser ce dernier comme moyen de transmission de
données numériques. Comme on peut le constater, le besoin de connexion
avec le téléphone mobile peut être très varié. En outre, il apparaît
nécessaire
d'organiser l'utilisation simultanée de liaisons de différents types.
Un problème rencontré avec les ensembles de connexion par pression
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est que, du principe même de connexion, il résulte que le contact n'est pas
de bonne qualité. Ceci se présente d'autant plus que les appareils à
connecter sont légers.
L'invention résout ce problème et peut tirer en même temps partie de
l'existence des connecteurs mixtes, par pression et par insertion, pour
autoriser simultanément au moins deux connexions, à partir du socle, vers
deux appareils différents. Selon l'invention, on connectera sur le socle uné
fiche ou un appareil par pression. L'augmentation de la pression de contact
sera obtenue par la présence de crochets qui auront pour effet d'attirer la
fiche ou l'appareil sur le socle. On montrera que dans ces conditions le
contact par pression devient tout à fait efficace. II pourra méme être tel que
l'appareil ou la fiche pourront se retrouver pendus sous le socle, et
continuer
à rester en contact par pression.
L'invention a donc pour objet un ensemble de connexion à pression,
notamment pour téléphone mobile, comportant un socle muni d'un jeu de
métallisations frontales pour servir de contact par pression, et une fiche de
contact muni d'un jeu de métallisations par pression pour coopérer
électriquement avec les métallisations frontales, caractérisé en ce qu'il
comporte un crochet de maintien de la fiche contre le socle, une position de
ce crochet étant intermédiaire entre deux zones d'effort de réaction du socle
sur la fiche, et au moins un mécanisme pour appliquer un des efforts de
réaction élastiquement.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit
et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont données qu'à
titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent
Figures 1 a à 1 c : des représentations respectivement en perspective
et en coupe d'un ensemble de connexion à pression selon l'invention ;
Figures 2a à 2c : les représentations en perspective et en coupe d'un
perfectionnement montrant une réalisation préférée du mode de contact par
pression.
La figure 1 a montre en perspective un ensemble de connexion à
pression pour un mobile, notamment un mobile téléphonique. L'ensemble de
connexion comporte un socle 1 muni d'un jeu 2 de métallisations frontales.
Le socle 1 est également muni d'un jeu 3 de métallisations latérales. Les
métallisations frontales sont destinées à servir de contact par pression par
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engagement d'une fiche contre un front 4 du socle 1. Les métallisations du
jeu 3 servent à établir des contacts par insertion avec des métallisations
correspondantes d'une fiche qui serait engagée dans une cavité 5 du socle
1. Dans l'exemple préféré représenté, pour un ensemble mixte les
métallisations frontales 6 du jeu 2 et les métallisations latérales 7 du jeu 3
peuvent être connectées respectivement l'une à l'autre. Elles sont
par~ailleurs
connectées à des équipements, non représentés sur la figure 1a, comme
cela sera expliqué plus loin.
L'ensemble de connexion comporte en plus un jeu 8 de fiches qui
dans une réalisation préférée sont complémentaires. Une première fiche 9
est destinée à entrer en contact par pression avec les métallisations 6 du jeu
2. Une deuxième fiche 10 est destinée à entrer en contact, par insertion,
avec les métallisations 7 du jeu 3. Dans ce but de complémentarité, la fiche 9
comporte une forme globalement parallèlépipédique rectangle avec un chant
frontal 11 sur lequel affleurent des métallisations telles que 12 et 13 d'un
jeu
de métallisations correspondant au jeu 2. Les métallisations 12 et 13 peuvent
être en pratique réalisées sous forme de lamelles. Ces lamelles se
prolongent sur une face supérieure 14 du parallélépipède de la fiche 9. La
fiche 9 peut être rigide, les prolongations 15 et 16 des métallisations
frontales
12 et 13 étant ramenées dans un câble souple, lui-même relié à un
équipement utilisant ce mode de connexion. Le câble peut être terminé à son
autre extrémité par un connecteur, de préférence du type à insertion,
connectable sur l'équipement (par exemple un téléphoné mobile). Les
prolongations 15 et 16 peuvent être placés au fond de rigoles aménagées
dans la face 14, de façon à présenter une isolation électrique vis-à-vis d'un
objet métallique qui serait posé sur la face 14.
La fiche 10 possède des métallisations ou zones conductrices 17, 18
destinées à venir par glissement au contact des métallisations 7 du jeu 3. La
fiche 10 possède également dans ce but une extrémité rigide qui s'encastre
dans la cavité 5. Cette extrémité rigide est reliée à un câble souple qui
prolonge les métallisations 17 et 18 vers un autre équipement (par exemple
un micro-ordinateur). La connexion des métallisations 17 - 18 sur les
métallisations 7 est obtenue en réalisant par exemple ces métallisations sous
forme de lamelles métalliques souples qui se repoussent mutuellement lors
de l'insertion.
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Les fiches 9 et 10 possèdent des formes de préférence
complémentaires. Ainsi la fiche 10 possède une face de contact 19 destiné à
venir se placer, avec ou sans contact électrique, au-dessus de la face 14. La
complémentarité concerne encore l'existence de deux reliefs par rapport à
5 une surface définie par ces faces 14 et 19. Ces reliefs peuvent être en
saillie
ou en cavité par rapport à une face frontale du socle 1. Dans l'exemple
représenté, le socle 1 présente ainsi en cavité deux rainures 20 et 21 situées
de part et d'autre d'une extension transversale 22 des jeux 2 et 3 de
métallisations. Correspondant à ces rainures 20 et 21, les fiches 9 et 10
possèdent respectivement une bordée 23 et une bordée 24. Lorsque la fiche
9 est placée contre le socle 1, la bordée 23 vient s'encastrer dans la rainure
placé sur le côté droit de l'extension transversale 22. Dans ce but la
bordée 23 est munie, à son extrémité d'engagement, d'une partie conique 25
facilitant la mise en place et d'une partie de glissement 26 assurant le
15 guidage dans la rainure 20. La bordée 24 comporte des aménagements
correspondants. Pour cette dernière, la partie de glissement peut être plus
longue pour profiter de la longueur d'insertion.
II est possible d'utiliser la fiche 9 seule et de la munir d'une manière
symétrique d'une bordée 27 du même type que la bordée 23. Dans ce cas, la
20 complémentarité des fiches 9 et 10 sera obtenue en glissant la fiche 10
dans
un dégagement 28 ménagé entre les deux bordées 23 et 27. II est possible
également de prévoir d'autres formes de complémentarité. Notamment au
lieu de présenter les rainures d'insertion 20 et 21, la cavité 5~ peut
présenter
d'autres profils. Les autres profils doivent permettre, au moins, de présenter
correctement chacune des deux fiches sur le socle 1, l'autre fiche pouvant en
outre se servir de l'existence de reliefs, ou de rainures, pratiqués dans la
première fiche pour se loger en correspondance dans le socle 1. Dans tous
les cas, une fiche peut être au contact du socle sans que l'autre y soit.
Tel qu'on l'a montré, le socle 1 coopère ainsi avec deux fiches
complémentaires par superposition pour la connexion. II serait néanmoins
possible, dans le sens de l'extension latérale 22, de prévoir d'autres
ensembles de connexion comportant chacun un socle 1 avec des jeux 2 et 3
de connexions associées, et destinés à coopérer avec des fiches
correspondantes. Dans un exemple, on a ainsi réalisé un socle 1 triple avec
un jeu 2-3 de métallisations à huit contacts pour assurer une transmission de
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données (pour un bus à huit fils), un jeu 2-3 de trois contacts pour assurer
la
charge électrique de l'appareil mobile, et enfin un jeu 2-3 de huit contacts
également pour déporter toutes les fonctions audio, l'existence d'un vibreur,
d'un microphone-casque etc. Les trois jeux sont côte à côte. Eventuellement
une rainure 20 ou 21 centrale peut être commune à deux jeux.
La figure 1 b montre en coupe le montage préféré des fiches 9 et 10
dans le socle 1. Le socle 1 comporte ainsi des lamelles 29 pour former les
métallisations 6 et 7 maintenues dans une structure moulée constituant le
socle 1. Les lamelles 29 possèdent une partie frontale 6 au socle 1, et une
partie latérale 7 s'étendant à l'intérieur de la cavité 5. Les lamelles 29
possèdent également, dans une variante préférée, une extension arrière 30
qui elle aussi pénètre dans la cavité 5. La partie 6 de la lamelle 29 est
destinée à coopérer électriquement par contact avec une face frontale de
contact 12 d'une connexion 16 de la fiche 9. La partie 7 de la lamelle 29 est
destinée à coopérer électriquement avec une métallisation 18 de la fiche 10.
La lamelle 29 possède ainsi une partie frontale 6 - latérale 7 susceptible
d'un
débattement élastique autour d'un axe de rotation 31. Comme cela sera
expliqué plus loin ce débattement élastique contribue à la fois à un bon
maintien de la fiche par pression 9, et au bon contact de la fiche par
insertion
10.
Par l'arrière de la cavité 5 on peut par ailleurs faire pénétrer dans le
socle 1 une autre fiche 32 par insertion munie de zones conductrices
latérales 33 pour venir au contact des extensions 30. Au bésoin le socle 1
peut être vissé contre une structure 34 par des vis 35.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1 b, la fiche 9 par pression est
reliée à un chargeur de bureau, ou un kit véhicule comportant une fiche 39
pour être reliée à l'allume-cigares d'un véhicule. La fiche 10 est reliée à un
micro-ordinateur 38. La fiche 32 par l'arrière est reliée à un téléphone
mobile.
Comme expliqué ci-dessus d'autres jeux de connexions 2-3 peuvent être
ménagées latéralement selon l'extension 22 pour permettre la connexion
d'un micro-casque, ou d'un petit émetteur récepteur en fréquence
domestique pour relayer sans fils les messages du téléphone mobile. Ceci
est particulièrement utile pour les personnes qui, ne possédant pas de
poches où placer un téléphone mobile, le mettent dans un sac et préfèrent
utiliser un microphone-casque bien plus léger pour entrer en conversation.
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Les figures 1a et 1b montrent encore un mode préféré de verrouillage
de la fiche 10 dans la cavité 5. Dans ce but la fiche 10, figure 1 a, possède
une encoche plane 40. En correspondance de l'encoche 40, le socle 1
comporte sur un flanc de retenue 41 une languette élastique 42. Le flanc de
retenue 41 est opposé à un flanc 43, interne à la cavité 5, contre lequel sont
plaquées les métallisations 7 servant dans la connexion à insertion. La
languette 42 présente deux pentes par rapport au flanc 41. Une première
pente 44 est faiblement inclinée par rapport au flanc de retenue 41. Cette
pente 44 sert à l'engagement facile de la partie frontale de la fiche 10. Au
moment de cet engagement une extrémité de la languette 42 est repoussée
dans un dégagement dans la paroi 41. En extrémité, la languette 42 présente
une butée 45 avec une inclinaison 46 nettement plus prononcée. La butée 45
est destinée à venir s'abouter contre une paroi 47 de l'encoche 40.
L'inclinaison 46 est forte de manière à constituer un blocage efficace contre
une désinsertion trop naturelle de la fiche 10. La pente 46 n'est pas
perpendiculaire à la face 45 pour autoriser néanmoins cette désinsertion, par
un effort suffisant de traction sur la fiche 10. Dans ce but celle-ci pourra
comporter un anneau d'extraction 48. L'encoche 40 possède d'une manière
complémentaire aux pentes 44 et 46 un profil triangulaire. II serait bien
entendu possible d'inverser, dans la fiche 10 et dans la paroi 41, la présence
de l'encoche 40 et de la languette 42. La solution représentée est cependant
préférée parce que seul dans ce cas le socle 1 doit être muni des différentes
languettes 29 et 42. Ceci simplifie la fabrication si ces languettes sont
toutes
en métal. La languette 42 peut néanmoins être réalisée en plastique. Le
socle 1 et les fiches 9 et 10 peuvent être obtenus par des moulages tout à
fait classiques.
La figure 1 c montre la juxtaposition de trois fiches 10 à insertion avec
des encoches planes 40. Les trois fiches servent respectivement, et
simultanément en insertion dans le socle 1, à la fonction audio, à la charge
et
à la fonction de transfert de données. Le connecteur audio et le connecteur
de transfert de données ont de préférence huit contacts électriques chacun.
La présence des encoches 40 en face supérieure autorise une telle
juxtaposition. Le socle 1 comporte alors trois cavités 5 juxtaposées, selon
une extension latérale 22 des métallisations, pour recevoir chacun une des
trois fiches.
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La figure 2a montre, selon l'invention, en perspective un mode préféré
de réalisation d'une connexion par pression. Dans ce cas une fiche 9 vient se
poser au-dessus des lames frontales 6 du jeu 2. La fiche 9 comporte en
correspondance sur un chant avant 11 des lamelles 12-13 pour venir au
contact par pression avec les lamelles du jeu 2. Selon une caractéristique
essentielle de l'invention, les lamelles 12 et 13, dans leur coopération
mécanique avec les lamelles du jeu 2, constituent un effort de réaction 49
tendant à repousser la fiche 9 vers le haut.
Le socle 1 comporte en plus un ensemble de crochets 50 et 51
destinés à venir se crocheter à l'intérieur de cavités aménagées dans le
chant 11. On a représenté les crochets 50-51 en excroissance au-dessus de
la face frontale 55 du socle 1 mais il serait tout à fait possible d'inverser
le
mécanisme et de réaliser les crochets 50 dans les excroissances coniques
25 des bordées 26 et 27 le cas échéant (voir figure 1 a). Ce faisant, les
crochets 50 tendent au contraire à attirer, par une disposition élastique qui
sera montrée plus loin, la fiche 9 en direction 52 du socle 1. Les efforts 49
et
52 ainsi constitués forment selon l'invention un couple de renversement de la
fiche 9 (ou du téléphone mobile qui serait muni en extrémité inférieure d'une
telle fiche).
Ce couple de renversement est combattu soit par l'existence d'un
dossier 53 solidaire du socle 1, soit par l'épaisseur 54 du front 55 du socle
1.
L'effort de réaction correspondant 56 est orienté selon la même direction que
l'effort 49.
Dans ces conditions le contact par pression des lamelles 12 et 13 sur
le jeu 12 des métallisations 6 est bien meilleur. En effet un téléphone
mobile,
dans l'exemple préféré, doit être le plus léger possible. Si on s'en remet à
son seul poids pour assurer le contact par pression avec les lamelles du jeu
2 on aboutit immédiatement à une insuffisance de pression. En effet,
notamment lorsque le jeu 2 comporte une dizaine de contacts et lorsque le
téléphone mobile pèse de l'ordre de 100 grammes, les efforts de pression
sur chaque lamelle sont de l'ordre de 10 grammes : ils sont très insuffisants.
Par contre, lors du dépôt du téléphone mobile en butée sur la face 55 selon
l'invention, l'opérateur peut appuyer sans difficulté pendant un court instant
avec une force non négligeable, par exemple de l'ordre de 5 Kg. Dans ce
cas, il force l'engagement des crochets 50 et 51 dans les cavités
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correspondantes. On peut choisir les efforts élastiques des crochets 50 et 51
pour qu'ils exercent chacun un effort de retenue de l'ordre de 1 Kg. De ce
fait, on dispose alors d'une force de 2 Kg à répartir sur une dizaine de
contacts : soit 200 grammes par contact, ce qui est très suffisant.
La figure 2b montre d'une manière schématique en coupe la
coopération des crochets 50 et 51. Des cavités 57 sont ménagées dans le
chant 11 de la fiche 9 en regard de pions 58 portés par le socle 1 (ôu
l'inverse). Les pions 58 comportent les crochets 50. Les cavités 57 sont
munies de languettes crocheteuses 59. Les languettes crocheteuses 59
peuvent être réalisées au moment de la fabrication par moulage de la fiche 9.
Les languettes 59 débordent à l'intérieur de la cavité 57 et sont maintenues
dans la structure de la fiche 9. Le maintien peut être un maintien par
moulage par exemple. Les languettes 59 comportent une extrémité 60
destinée à coopérer avec une pointe 61 d'un crochet 50. Au moment de
l'insertion, il faut forcer (dans un exemple avec 5 Kg) sur la fiche 9 ou le
téléphone mobile pour l'encastrer et faire passer l'extrémité 60 de la
languette au-delà de la pointe 61. Pour le désengagement, soit le socle est
suffisamment lourd, soit il est fixé à une partie inamovible (tableau de bord
de la voiture), soit encore l'opérateur utilise ses deux mains pour désengager
les deux pièces. La pointe 61 présente ainsi par rapport à l'extrémité 60 deux
pentes respectivement 62 et 63 dont l'inclinaison sera choisie en fonction de
la facilité et de la difficulté, de l'insertion et de l'arrachement
souhaitées.
En agissant ainsi, les efforts 49 et 52 s'équilibrent. On notera la
position intermédiaire de l'effort 52 entre les efforts 49 et 56. Des lignes
de
rappel en tirets montrent les répartitions des efforts. De manière à bien
permettre cet équilibre de contraintes, la face frontale 55 du socle 1
comporte un plan incliné 64 qui peut accepter une languette 6 au moment de
l'insertion si la direction d'encastrement n'est pas bien perpendiculaire à la
face 55. Le plan incliné 64 favorise notamment une mise en place avec une
légère rotation de la fiche 9 dans le socle 1. Cette rotation associée à la
forme spécifique des pions 58 permet d'insérer et d'extraire la fiche 9 du
socle 1 sans aucun effort.
La figure 2c montre une variante de ces crochets. Le socle 1 comporte
sur son chant 55 une cavité 65 munie d'un surplomb 66. La fiche 9 comporte
un crochet 67 munie d'un croc 68 élastique. Pour l'engagement, le crochet 67
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de la fiche 9 est descendue dans la cavité 65. Puis la fiche 9 est redressée.
Ce redressement est facilitée par la présence de contacts électriques 69
télescopiques prenant appui, dans l'alignement, au-dessus du surplomb 66.
