Connecteur à frottement

Abstract

 L'invention concerne un connecteur à frottement (2) pour carte à puce (12) comportant un bâti (4) et au moins une lame souple (6) fixée au bâti et qui comporte un contacteur convexe (8) dont une zone de contact électrique est prévue pour reposer sur une pastille conductrice plane de la carte à puce, la zone de contact subissant, au cours de son usure dans un environnement d'utilisation déterminé, un déplacement par rapport à sa position initiale, dans lequel le contacteur est monté de sorte que la position initiale de sa zone de contact est décalée par rapport au centre de la pastille dans un sens opposé au sens dudit déplacement.

Description

[0001] La présente invention concerne les connecteurs de cartes à puce et en particulier des connecteurs dits "à frottement", utilisés par exemple dans les lecteurs de cartes à puces de publiphones, de terminaux de paiement, de machines de vente et de distributeurs d'argent. Les contacteurs de tels connecteurs sont prévus pour venir en contact avec des pastilles conductrices situées à la surface de la carte à puce et correspondant aux bornes de la puce, de façon à relier ces bornes aux circuits électroniques du lecteur qui peut alors traiter les informations contenues dans la puce. Lors de l'introduction d'une carte à puce dans le lecteur, cette dernière vient frotter sur les contacteurs qui subissent ainsi une usure importante.

[0002] Pour améliorer la durée de vie des connecteurs à frottement classiques, on a créé des systèmes dits à "atterrissage" dans lesquels, afin de limiter le frottement, les connecteurs sont montés sur des pièces mobiles de manière à ne se trouver en frottement que sur des courses limitées. Toutefois, ces connecteurs subissent toujours des frottements, qui sont d'ailleurs nécessaires car ils présentent l'avantage de nettoyer les contacteurs et les pastilles de contact, et d'assurer ainsi un bon contact électrique. La présente invention s'applique également à ces connecteurs à atterrissage ainsi que, par exemple, à des lecteurs dans lesquels l'insertion et le retrait des cartes ont lieu de manière motorisée.

[0003] La figure 1 représente de manière extrêmement schématique une vue en coupe d'un connecteur 2 destiné à un lecteur manuel. Le connecteur 2 comprend un bâti 4 auquel des lames souples 6a et 6b sont fixées par des premières extrémités. Les deuxièmes extrémités en regard des lames 6a et 6b comportent chacune une zone formant contacteur, respectivement 8a et 8b, généralement en forme de calotte ovoïde dont la convexité est tournée vers la surface à contacter. Les contacteurs 8a et 8b sont prévus pour entrer en contact avec des pastilles conductrices 10a et 10b d'une carte à puce 12. La carte à puce 12 est amenée vers une position de butée, représentée en figure 1. Lorsque la carte 12 est en position de butée, les pastilles conductrices 10 se trouvent juste en dessous des contacteurs 8. Lors du cheminement de la carte jusqu'à la position de butée, son bord avant, puis sa surface et enfin les pastilles conductrices frottent sur les contacteurs 8. Des frottements semblables ont également lieu lors du retrait de la carte. Lors de ce déplacement, il peut arriver que les contacteurs soient en contact à la fois avec deux pastilles voisines. Pour éviter que cela n'endommage le contenu de la puce, les contacteurs 8 doivent être inactivés électriquement lors du glissement de la carte. A cette fin, le connecteur 2 est classiquement associé à un commutateur 14, prévu pour activer ou inactiver électriquement les contacteurs 8 selon que la carte est en position de butée ou non. Le commutateur 14 est positionné de manière à être fermé par une pression du bord de la carte lorsque celle-ci arrive dans la position de butée, et à être ouvert lorsque la carte 12 est retirée. Un lecteur motorisé inactive systématiquement les contacteurs 8 avant tout déplacement de la carte.

[0004] Les figures 2A et 2B sont respectivement une vue en coupe et une vue de dessus des contacteurs 8 reposant sur les pastilles conductrices 10 de la carte 12 en position de butée.

[0005] La figure 2A représente des contacteurs 8a et 8b, posés sur des pastilles 10a et 10b de la carte 12, en des zones de contact 16a et 16b. Les contacteurs 8 ont ici une forme classique de calotte ovoïde, formée par emboutissage des extrémités des lames 6a et 6b. La taille minimale des pastilles 10 est fixée par une norme internationale (ISO). Pour des raisons de clarté, on n'a représenté ici que deux pastilles 10 de taille minimale, mais on notera qu'une carte comporte classiquement 6 ou 8 pastilles. On peut également trouver un nombre de pastilles différent dans des applications particulières. De même, un connecteur comprend classiquement 6 à 8 lames souples, et certains connecteurs multinormes peuvent comprendre jusqu'à 16 lames souples. On notera également que les dimensions et les formes des contacteurs 8, représentés ici à titre indicatif, peuvent varier.

[0006] La figure 2B représente une vue de dessus des éléments de la figure 2A. On considère que les sommets des contacteurs 8 sont très légèrement aplatis dès leur premier contact avec les pastilles conductrices. Ainsi, les zones de contact 16 sont représentées comme de petites zones sensiblement circulaires centrées sur les sommets des contacteurs 8. On appellera par la suite position d'une zone de contact, sa position lorsque la carte est en butée.

[0007] Les figures 3A et 3B représentent respectivement les mêmes éléments que les figures 2A et 2B après que les contacteurs 8 ont été usés par l'introduction répétée de cartes. Chaque contacteur 8 présente une zone d'usure 20 résultant du frottement sur ces cartes. Ces zones d'usure sont sensiblement planes, ont un contour sensiblement elliptique, et s'étendent sensiblement symétriquement de part et d'autre de la zone de contact initiale 16 du contacteur.

[0008] Dans l'état actuel de la technique, on considère que toute la surface d'une zone d'usure 20 est en contact avec la pastille correspondante. Lorsque la zone d'usure des contacteurs croît au delà d'une certaine limite, le connecteur doit être changé. Cette limite dépend notamment du type de lecteur utilisé, motorisé ou manuel.

[0009] Dans un lecteur motorisé, la zone d'usure s'étendant sensiblement symétriquement de part et d'autre de la zone de contact initiale du contacteur, on choisit la position des zones de contact initiales 16 au centre des pastilles conductrices. Ainsi, les contacteurs peuvent être utilisés jusqu'à ce que leur zone d'usure s'étende jusqu'aux bords des pastilles de contact. Ensuite, les contacteurs risquent de provoquer des courts circuits entre les pastilles sur lesquelles ils reposent et des éléments voisins de la carte (tels que d'autres pastilles ou des pistes conductrices), et le connecteur est remplacé.

[0010] Dans un lecteur manuel, un utilisateur peut à tout instant retirer sa carte, et il faut prévoir que chaque contacteur reste sur une même pastille conductrice, tant que le commutateur 14 n'est pas inactivé. Cela amène à définir une partie utile de chaque pastille conductrice, qui est la partie de la pastille dans laquelle la zone de contact doit se trouver, quand la carte est en butée, pour être toujours située sur la même pastille 10 au moment où, au cours du retrait de la carte, le commutateur inactive le contacteur 8. Dans l'exemple représenté, la carte 12 est insérée par un glissement vers la droite et retirée par un glissement vers la gauche. Si l'on considère qu'à partir de la position de butée, la carte doit être déplacée d'une course minimale D1 vers la gauche pour que le commutateur 14 soit ouvert, la partie utile d'une pastille 10 consistera en toute la partie de la pastille située entre son bord gauche et une distance D1 de son bord droit. Dans un tel lecteur, la position des zones de contact initiales 16 est choisie au centre des parties utiles des pastilles conductrices, et le connecteur est changé lorsque la zone d'usure de ses contacteurs s'étend jusqu'au bord des parties utiles des pastilles.

[0011] Pour des raisons de clarté, on considère par la suite le cas d'une course minimale D1 nulle, dans lequel les pastilles conductrices et leurs parties utiles sont confondues, et on désignera par le terme "pastille" la partie utile d'une pastille.

[0012] On a vu qu'un connecteur à frottement doit être changé après un certain nombre d'insertions. Il existe un besoin pour un connecteur qui supporte un plus grand nombre d'insertions de cartes avant de devoir être changé. Une solution classique consiste à utiliser pour les contacteurs 8 un alliage spécial particulièrement résistant à l'usure et ayant de bonnes caractéristiques électriques. Toutefois, l'utilisation d'un tel alliage augmente sensiblement le coût du connecteur. De plus, une telle solution risque de rendre les contacteurs particulièrement abrasifs et d'user les pastilles conductrices des cartes à puce plus rapidement, ce qui peut entraîner des défauts de connexions électriques et rendre inutilisables les cartes à puce à grand nombre d'insertions (carte bancaire, porte-monnaie électronique, etc.).

[0013] Ainsi, il subsiste un besoin pour un connecteur palliant un ou plusieurs des inconvénients des connecteurs classiques.

[0014] Ainsi, la présente invention prévoit un connecteur à frottement pour carte à puce comportant un bâti et au moins une lame souple fixée au bâti et qui comporte un contacteur convexe dont une zone de contact électrique est prévue pour reposer sur une pastille conductrice plane de la carte à puce, la zone de contact subissant, au cours de l'usure du contacteur dans un environnement d'utilisation déterminé, un déplacement par rapport à sa position initiale, dans lequel le contacteur est monté de sorte que la position initiale de sa zone de contact est décalée par rapport au centre de la pastille dans un sens opposé au sens dudit déplacement.

[0015] Selon un mode de réalisation de la présente invention, la lame souple est fixée au bâti par une première extrémité et comporte le contacteur en sa seconde extrémité, et la position initiale de la zone de contact est située à proximité du bord de la pastille qui est le plus éloigné de la première extrémité de la lame.

[0016] Selon un mode de réalisation de la présente invention, le connecteur comprend au moins deux lames souples fixées à des côtés en regard du bâti, et la distance entre les positions initiales des zones de contact est inférieure à la distance entre les centres des pastilles conductrices.

[0017] Selon un mode de réalisation de la présente invention, le connecteur comprend au moins deux lames souples fixées de part et d'autre du bâti, et la distance entre les positions initiales des zones de contact est supérieure à la distance entre les centres des pastilles conductrices.

[0018] La présente invention vise également un lecteur de carte à puce muni d'un des connecteurs précédents.

[0019] Selon un mode de réalisation de la présente invention, le lecteur comporte des moyens pour rapprocher les contacteurs du connecteur des pastilles conductrices de manière à les amener en contact lorsque la carte est à proximité de la position de butée et en position de butée.

[0020] La présente invention vise également un procédé de fabrication d'un connecteur à frottement comprenant les étapes consistant à :

déterminer le sens du déplacement que va subir la zone de contact électrique du contacteur du connecteur lors de son usure dans un environnement d'utilisation déterminé, par rapport à une position initiale, et

monter le contacteur de sorte que la position initiale de sa zone de contact est décalée dans un sens opposé au sens dudit déplacement de la zone de contact électrique.

[0021] Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

la figure 1 précédemment décrite, représente schématiquement une vue en coupe d'un connecteur d'un lecteur manuel portant sur une carte à puce dans sa position de butée ;

les figures 2A et 2B, précédemment décrites représentent schématiquement une vue en coupe et une vue de dessus des pastilles conductrices et des contacteurs, non usés, du connecteur de la figure 1 ;

les figures 3A et 3B, précédemment décrites, représentent les éléments des figures 2A et 2B lorsque les contacteurs sont usés ;

la figure 3C représente les éléments de la figure 3B et les zones de contact entre les contacteurs et les pastilles conductrices telles que mises en évidence par l'inventeur ;

les figures 4A et 4B représentent de mêmes éléments que les figures 2A et 2B pour un connecteur selon la présente invention, avant usure des contacteurs ;

Les figures 5A et 5B représentent de mêmes éléments que les figures 4A et 4B, après usure des contacteurs ;

Les figures 6A et 6B représentent de mêmes éléments que les figures 4A et 4B, pour un connecteur selon une variante de la présente invention, avant usure des contacteurs ; et

les figures 7A et 7B représentent de mêmes éléments que les figures 6A et 6B, après usure des contacteurs.

[0022] De mêmes références désignent de mêmes éléments aux figures suivantes. Seuls les éléments susceptibles de faciliter la compréhension ont été représentés, et les figures ne sont pas tracées à l'échelle.

[0023] La figure 3C représente, comme la figure 3B, des pastilles conductrices 10 sur lesquelles reposent des contacteurs 8 usés selon une zone d'usure 20. On a vu qu'il était jusqu'à présent communément admis que toute la surface de la zone d'usure 20, plane, repose sur la pastille conductrice 10. En effet, si l'on observe la zone d'usure 20 d'un contacteur au microscope, cette zone semble particulièrement plate. Cependant, l'inventeur a mis en évidence, au moyen de cartes de contact spéciales dont les pastilles conductrices sont composées d'un grand nombre de bandes conductrices isolées entre elles et reliées chacune à une diode électroluminescente, que la zone d'usure 20 n'est pas parfaitement plate et qu'elle n'entre en contact avec la pastille conductrice 10 qu'en une zone de contact 22 de taille réduite. L'inventeur a en outre mis en évidence que avec l'usure, la position de la zone 22 se déplace selon l'axe de la lame 6 vers l'extrémité de la lame qui est fixée au bâti du connecteur. Ainsi, en figure 3C, les positions des zones de contact 22a et 22b des contacteurs 8a et 8b des lames souples 6a et 6b fixées par la droite et par la gauche au bâti du connecteur, sont respectivement décalées à droite et à gauche par rapport aux positions des zones de contact initiales 16a et 16b. Il résulte de ces observations que, pour déterminer si un connecteur est trop usé, on ne doit pas considérer la position de la zone d'usure 20, mais plutôt celle de la zone de contact 22 sur la pastille 10. Lorsque, quand la carte est en butée, la zone de contact 22 est en dehors de la pastille, le connecteur doit être changé.

[0024] Ainsi, la présente invention prévoit de sélectionner les positions des zones de contact initiales 16 des contacteurs 8 d'un connecteur de manière que les zones de contact 22 restent le plus longtemps possible à l'intérieur des pastilles conductrices 10 malgré l'usure des contacteurs. Le principe de l'invention est donc de décaler la position de la zone de contact initiale du contacteur neuf sur la pastille dans un sens opposé au déplacement que va subir la zone de contact effective 22 lors de l'usure du contacteur. Le décalage idéal consiste à prévoir une position de contact initial au voisinage immédiat du bord de la pastille qui est le plus éloigné de l'extrémité de la lame fixée au bâti. Il faut toutefois conserver une marge de sécurité car il faut tenir compte du fait que l'usure initiale du contacteur va entraîner un élargissement de la zone de contact 22 avant même que celle-ci ne subisse un déplacement significatif. L'établissement d'une telle marge est à la portée de l'homme du métier et elle ne sera pas décrite plus avant.

[0025] Les figures 4A et 4B représentent de mêmes éléments que les figures 2A et 2B pour un connecteur selon la présente invention, avant usure des contacteurs 8. La carte est en position de butée. Le contacteur 8b de la lame souple 6b, fixée par la gauche au bâti du connecteur, porte sur la pastille conductrice 10b en une zone de contact initiale 16b située à proximité du bord droit de la pastille 10b. La zone de contact initiale 16a du contacteur 8a de la lame souple 6a, fixée par la droite au bâti, se trouve à proximité du bord gauche de la pastille 10a.

[0026] Les figures 5A et 5B représentent de mêmes éléments que les figures 4A et 4B respectivement, après une forte usure des contacteurs 8. On a représenté de manière très exagérée la vue de profil des zones d'usure 20 qui sont en fait non planes. La zone de contact 22a du contacteur 8a de la lame souple 6a, fixée par la droite au bâti du connecteur, s'est déplacée vers la droite au fur et à mesure de l'usure du contacteur 8a. Dans l'exemple représenté, la zone de contact 22a se trouve au centre de la pastille conductrice 10a. La zone de contact 22b du contacteur 8b de la lame souple 6b, fixée symétriquement à la lame 6a au bâti du connecteur, a subi une évolution symétrique à celle de la zone 22a. Dans le cas représenté, les contacteurs 8 peuvent encore subir une forte usure avant que leurs zones de contact 22 ne sortent des pastilles 10. Il sera nécessaire, pour accompagner le prolongement de la durée de vie d'un connecteur selon la présente invention, de recouvrir les contacteurs 8 d'un alliage d'une épaisseur suffisante ou ayant les caractéristiques nécessaires pour garantir une bonne qualité de contact électrique malgré l'usure supplémentaire des contacteurs.

[0027] On notera qu'un connecteur à deux rangées de contacteurs présente la particularité surprenante pour l'homme du métier d'avoir une distance entre les sommets des contacteurs des deux rangées qui est différente de la distance entre les milieux des pastilles conductrices, classiquement imposée par une norme.

[0028] Pour des raisons de simplicité, on a représenté un connecteur ayant deux rangées de contacteurs (8a et 8b) présentant une usure symétrique. En réalité, pour un tel connecteur, les contacteurs des lames souples d'une des rangées (a dans l'exemple représenté) frottent plus longtemps que celles de l'autre rangée (b) lors de l'insertion et du retrait des cartes, et leur usure est plus importante. Pour tenir compte de ce phénomène, les sommets des contacteurs des deux rangées seront, selon la présente invention, décalés non symétriquement par rapport aux centres des pastilles conductrices, ce qui constitue une autre particularité surprenante de la présente invention. Dans le cas d'une course de sécurité D1 non nulle, lorsque les parties utiles des pastilles sont distinctes des pastilles, les sommets des contacteurs seront décalés non symétriquement par rapport aux centres des parties utiles des pastilles.

[0029] A titre d'exemple, on considère un connecteur tel que celui de la figure 1 qui correspond à la norme ISO. Ses lames sont longues de 10 mm entre le bâti du connecteur et le sommet des contacteurs, et le connecteur est prévu pour reposer sur des pastilles conductrices dont les centres sont distants de 7,62 mm. Si l'on considère que les pastilles sont des rectangles de 2 mm de long, que la course de sécurité D1 est ici non nulle et égale à 0,7 mm, que les contacteurs ont une forme de calotte ovoïde ayant un rayon maximal de 2,5 mm, et si le retrait de la carte se fait vers la gauche, l'inventeur a déterminé que des sommets des contacteurs doivent être distants de 7,12 mm et que le plan de symétrie des contacteurs doit être décalé de 0,46 mm à gauche du plan de symétrie des pastilles conductrices.

[0030] Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme du métier. En particulier, la description précédente concerne un connecteur comportant des lames fixées en regard au bâti du connecteur, mais l'homme du métier adaptera sans difficultés la présente invention a un connecteur dont les lames souples sont fixées différemment au bâti du connecteur.

[0031] Les figures 6A et 6B illustrent ainsi de mêmes éléments que les figures 4A et 4B respectivement, pour un connecteur dont les lames souples 6a et 6b sont fixées chacune par la gauche au bâti du connecteur. Les zones de contact initiales 16a et 16b ont, selon la présente invention, toutes deux été décalées à droite des pastilles 10a et 10b.

[0032] Les figures 7A et 7B représentent respectivement de mêmes éléments que les figures 6A et 6B, après une forte usure des contacteurs 8 des lames souples 6. Avec l'usure, la position des zones de contact 22 des contacteurs 8 s'est déplacée vers la gauche. Dans l'exemple représenté, la position des zones de contact 22 se trouve au milieu des pastilles 10, et le connecteur peut encore supporter une forte usure. On notera que dans un tel cas on peut utiliser un connecteur classique : il suffit, selon la présente invention, de positionner le connecteur de manière que les contacteurs aient la position souhaitée par rapport à la carte en position de butée.

[0033] La description précédente a été faite pour un connecteur dans lequel les contacteurs d'une même rangée ont une usure identique. On notera cependant que des différences d'usure peuvent exister entre les contacteurs d'une même rangée. Ces différences sont dues principalement à des contraintes latérales dans les lecteurs. Par exemple, lors de l'insertion des cartes, celles-ci peuvent subir des contraintes latérales dues à un ressort prévu pour éjecter des objets frauduleusement insérés. Il est dans l'esprit de la présente invention de tenir compte de ces phénomènes, et l'homme du métier adaptera sans difficultés la présente invention à un connecteur présentant de tels phénomènes d'usure.

[0034] On notera que les paramètres de construction d'un connecteur (sa taille, les matériaux utilisés, la forme des contacteurs) et d'un lecteur associé interviennent dans la formation, l'évolution et le déplacement de la zone de contact électrique lors de l'usure des contacteurs. Une application optimale de la présente invention tiendra compte de ces paramètres. Néanmoins, la présente invention expose des principes simples qui peuvent être appliqués même sans étude approfondie d'une configuration donnée tout en permettant d'obtenir une amélioration sensible de la durée de vie des connecteurs. Ainsi, pour un type de connecteur à frottement actuellement garanti à 100000 insertions de cartes, on peut garantir 300000 insertions en modifiant la position des contacteurs du connecteur comme précédemment indiqué en accord avec la présente invention,.

[0035] Enfin, l'homme du métier notera que la présente invention s'applique aussi bien à des contacteurs ayant la forme d'une calotte ovoïde allongée perpendiculairement au sens du déplacement de la carte qu'à des contacteurs ayant la forme d'une calotte ovoïde allongée dans le sens du déplacement de la carte.

Revendications

1. Connecteur à frottement (2) pour carte à puce (12) comportant un bâti (4) et au moins une lame souple (6) fixée au bâti et qui comporte un contacteur convexe (8) dont une zone de contact électrique est prévue pour reposer sur une pastille conductrice plane de la carte à puce, la zone de contact subissant, au cours de l'usure du contacteur dans un environnement d'utilisation déterminé, un déplacement par rapport à sa position initiale, caractérisé en ce que le contacteur est monté de sorte que la position initiale de sa zone de contact est décalée par rapport au centre de la pastille dans un sens opposé au sens dudit déplacement.

2. Connecteur à frottement (2) selon la revendication 1, dont la lame souple (6) est fixée au bâti par une première extrémité et comporte le contacteur (8) en sa seconde extrémité, caractérisé en ce que la position initiale de la zone de contact est située à proximité du bord de la pastille qui est le plus éloigné de la première extrémité de la lame.

3. Connecteur à frottement selon la revendication 1 ou 2, comprenant au moins deux lames souples (6a, 6b) fixées à des côtés en regard du bâti (4), caractérisé en ce que la distance entre les positions initiales des zones de contact est inférieure à la distance entre les centres des pastilles conductrices.

4. Connecteur à frottement selon la revendication 1 ou 2, comprenant au moins deux lames souples (6a, 6b) fixées de part et d'autre du bâti (4), caractérisé en ce que la distance entre les positions initiales des zones de contact est supérieure à la distance entre les centres des pastilles conductrices.

5. Lecteur de carte à puce caractérisé en ce qu'il est muni d'un connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.

6. Lecteur de carte à puce selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour rapprocher les contacteurs du connecteur des pastilles conductrices de manière à les amener en contact lorsque la carte est à proximité de la position de butée et en position de butée.

7. Procédé de fabrication d'un connecteur à frottement comprenant les étapes consistant à :

déterminer le sens du déplacement que va subir la zone de contact électrique du contacteur du connecteur lors de son usure dans un environnement d'utilisation déterminé, par rapport à une position initiale, et

monter le contacteur de sorte que la position initiale de sa zone de contact est décalée dans un sens opposé au sens dudit déplacement de la zone de contact électrique.

Dessins