Brevet FR2462036A1 — publié le 19810206

La présente invention concerne un dispositif de blindage ou de contact électrique et, plus particulièrement, un écran de protection contre les parasites radiofréquences et autres perturbations électro- magnétiques pour un connecteur électrique. Bien que la présente invention soit principalement décrite ici comme étant un écran de protection, comme on le verra plus loin dans la description, l'écran de protection peut être utilisé comme ressort de contact pour conduire du courant électrique ou effectuer une liaison à la masse. L'utilisation d&écrans de protection dans des connecteurs électriques pour empêcher les signaux radiofréquences ou électro- magnétiques (RFI-EMI) et les impulsions électromagnétiques (EMP) d'interférer avec les signaux transportés par les contacts est bien connue. Les brevets américains NO 3 521 221, 3 678 444 et 4 106 839 décrivent des écrans annulaires composés de métal en feuille avec de petits rectangles élastiques espacés qui s'étendent dans une direction longitudinale et sont formés de manière à produire une connexion élastique entre les embouts respectifs d'un connecteur électrique. Les petits rectangles élastiques de chacun de ces écrans sont espacés les uns des autres par des intervalles ouverts de telle sorte qu'une élimination importante des interférences non désirées ne peut êtie obtenue. Un autre écran pour connecteur électrique bien connu dans l'art se compose de métal en feuille et comporte des entailles alternées qui s'ouvrent sur les bords opposés de l'écran. L'écran est étiré au-dessus de la partie mâle du connecteur et est légèrement compressé quand les deux embouts du connecteur sont branchés. Cependant, puisque les entailles dans l'écran sont ouvertes avant le montage de ce dernier sur l'embout mâle du connecteur, elles restent ouvertes même lorsque l'on branche les deux embouts de connecteur pour compresser l'écran, laissant ainsi des espaces qui se traduisent par des fuites en RFI, EMI et EMP. Le brevet NO 3 835 443 décrit un écran pour connecteur électrique comprenant un ressort conducteur enroulé hélicoldalement et qui est intercalé entre les surfaces en vis-à-vis des deux embouts d'un connecteur. Le ressort est enroulé de telle manière que ses spires sont inclinées par rapport à l'axe central des embouts du connecteur. Quand cesderniers sont branchés, le ressort se trouve axialement aplati ce quiréduit les intervalles existants. Toutefois, comme dans le cas des autres connecteurs de l'art antérieur dont il est question plus haut, des petites ouvertures subsistent toujours même quand les embouts de connecteur sont complètement branchés. Un dispositif de transfert de courant élevé est également connu dans l'art; il se compose d'une bande de métal comportant des entailles transversales qui sont espacées de chacun des bords de la bande. Les lamelles de métal entre les entailles sont inclinées de façon à produire une disposition de persiennes. Les lamelles en persiennes dévient quand la bande est compressée mais il ne semble pas que les entailles qui les séparent se referment complètement. L'objet de l'invention est de produire un écran de protection anti RFI, EMI et/ou EMP, ou un ressort de contact annulaire, qui fournisse un écran métallique absolument continu entre les embouts de connecteur permettant ainsi une atténuation maximale des signaux parasites, ou une conductivité maximale s'il fonctionne comme. dispositif de contact. Selon un aspect principal de la présente invention, il est fourni un écran comprenant une bande annulaire composée de métal élastique et présentant une courbure convexe dans le sens longitudinal. Cette bande comporte des fentes alternées qui s'ouvrent sur ses bords opposés. La bande s'étend au-dessus de l'embout mâle du connecteur, comme par exemple l'enveloppe d'un connecteur enfichable, de telle sorte que les fentes dans la bande s'ouvrent pçut former des entailles délimitant entre elles des branches de ressort partiellement spiroïdales. Etant donné que chaque branche de ressort présente une configuration partiellement spiroïdale, ses bords opposés sont inclinés par rapport à l'axe central de l'embout mâle, l'un des côtés étant plus élevé que l'autre. Le diamètre de base de la bande et sa convexité longitudinale déterminent son ajustement serré dans l'embout femelle, qui peut être par exemple l'enveloppe d'un socle de connecteur, si bien que lors du branchement des embouts, l'embout femelle compresse la bande de façon radiale, ce qui détord ses branches de ressort spiroldales et les aplatit complètement de façon à refermer les entailles qui les séparent. En conséquence, lors du branchement des embouts mâle et femelle, les espaces ouverts dans la bande à ressort se referment et l'on élimine les fuites de signaux électriques ou électromagnétiques parasites. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent: - la figure 1, une vue partielle en coupe longitudinale d'un connecteur électrique incluant l'écran de protection élastique de la présente invention, les deux embouts du connecteur étant complètement branchés - la figure 2, une vue partielle de dessus de la feuille de métal à partir de laquelle l'écran élastique de la présente invention est formé; - la figure 3, une vue partielle agrandie en coupe longitudinale de l'écran élastique monté dans une gorge ménagée dans l'embout mâle du connecteur de la figure 1 sans que l'embout femelle soit branché - la figure 4, une vue partielle de côté de l'écran élastique monté sur l'embout mâle du connecteur sans que l'embout femelle soit branché; - la figure 5, une vue partielle de côté de l'écran élastique, monté sur l'embout mâle du connecteur, l'embout femelle étant partiellement branché avec l'embout mâle de sorte que le front de son enveloppe s'engage sur l'écran élastique. La figure 1 représente le connecteur de la présente invention, désigné globalement par la référence 10, comprenant un embout mêle ou fiche 12 et un embout femelle ou socle 14. La fiche 12 comporte un boîtier cylindrique 16 à ajustement télescopique dans l'extrémité antérieure de l'enveloppe ou coquille 18 du socle 14. Plusieurs douilles de contact 20 sont placées longitudinalement dans des isolants 22 et 24 montés dans la coquille 16, une seule de ces douilles étant représentée dans la figure 1. Chaque douille 20 reçoit une broche de contact 26 qui est montée dans un isolant 28 du socle 14. On peut appliquer un joint interfacial 30 sur la face avant de l'isolant 28. Une bague de couplage 32 est maintenue sur le boîtier 16 de la fiche 12 par un anneau de maintien 34. L'extrémité avant de la bague de couplage est vissée sur une partie filetée de la coquille 18 du socle 14. L'écran élastique de la présente invention, désigné globalement par la référence 36, est monté dans une gorge annulaire 38 ménagée dans la surface externe 40 du boîtier 16. La bande a un diamètre de base et une convexité longitudinale qui font qu'elle peut s'engager à force dans la coquille 18 selon un ajustement suffisamment serré pour que lors du branchement des deux embouts du connecteur, la surface interne 42 de la coquille du socle glisse sur la bande, la compressant radialement vers le fond de la gorge 38 du boîtier 16 de la fiche 12. Il doit être bien compris que la structure du connecteur que l'on décrit ici, excepté en ce qui concerne l'écran élastique, n'est donné qu'à titre d'exemple. L'écran élastique de la présente invention peut être utilisé dans presque toutes les formes de connecteurs électriques à branchement axial. Bien que la douille 20 soit représentée montée dans la fiche 12 du connecteur, on comprendra que cette douille pourrait au contraire être montée dans le socle 14 et la broche 26 dans la fiche 12. Qui plus est, le connecteur 10 pourrait n'employer qu'une seule paire de contacts ou des conducteurs coaxiaux plutôt qu'une pluralité d'éléments de contacts enfichables, si on le désire. On va maintenant se reporter à la figure 2 qui représente une partie d'une feuille de métal élastique 44 dans laquelle est formé l'écran élastique 36. La feuille peut être composée de cuivre au beryllium, d'acier anti-corrosion, ou d'un autre matériau conducteur approprié. La feuille allongée 44 est incisée pour produire deux séries de fentes 46 et 48 qui alternent l'une avec l'autre. Les fentes 46 s'ouvrent surl'.u.des bords 49 de la feuille alors que les fentes 48 s'ouvrent sur le bord opposé 50. Les extrémités internes de chaque fente 46 et 48 se terminent par des trous percés par compression 52 et 54,. respectivement. Des bosselages 56 et 58 sont formés sur une face de la bande et à proximité de ses bords, par poinçonnage, de légers creux sur la face opposée de la bande. De préférence, les bosselages sont en alignement avec les fentes 46 et 48, respectivement. Il est important de noter que du fait que les fentes sont produites par incision, elles sont fermées. Pour obtenir l'écran élastique 36, on façonne la feuille 44 pour lui donner une configuration courbée dans le sens des fentes, et on lui donne la forme d'une bande annulaire par soudage bout à bout des extrémités de la feuille. La feuille est mise en forme de bande annulaire de façon à ce que les bosselages 56 et 58 fassent saillie sur la surface interne de la bande, comme le montre plus en détail la figure 3. L'écran élastique 36 a un diamètre interne inférieur à celui du fond de la gorge 38 dans le boîtier cylindrique 16. Par conséquent, pour monter l'écran sur l'élément mâle du connecteur, on doit l'élargir pour l'ajuster au-dessus du boîtier 16 et le faire pénétrer dans la gorge. La gorge 38 est plus large que la feuille 44 dans laquelle la bande est formée de telle sorte que celle-ci est libre de s'étaler dans le sens longitudinal sous l'effet de la compression radiale exercée par la coquille 18 de l'élément femelle lors du branchement des deux embouts de connecteur. Comme le montre la figure 3, les bosselages 56 et 58 sont suffisamment proches des bords opposés 50 et 49, respectivement, de l'écran élastique, pour que ces bords s'élèvent légèrement au-dessus du fond de la gorge 38. Donc, lorsque la bande est compressée radialement vers l'intérieur, ses bords ne vont pas s'enfoncer dans le fond de la gorge, ce qui pourrait réduire la compression radiale et donc nuire au fonctionnement correct de l'écran de protection. De plus, les bosselages fournissent une petite surface de contact avec le boîtier 16, ce qui a pour effet de concentrer les forces de contact de l'écran sur le boîtier. L'écran extensible se trouvant en état de dilatation dans la gorge 38, les côtés des fentes s'écartent pour former des entailles ouvertes 60. Comme le montre la figure 4, les côtés des fentes divergent vers l'extérieur en direction du bord de la bande o elles s'ouvrent. Ainsi, la bande dilatée fournit une pluralité de branches de ressort 62 qui viennent s'interconnecter avec les branches adjacentes à leurs extrémités opposées. Les branches de ressort sont quelque peu tordues ou spiroïdales, comme on peut le remarquer en haut et en bas de la figure 4, de telle sorte que leurs côtés sont inclinés par rapport à l'axe central du boîtier 16. L'un des côtés 64 de chaque fente ou branche de ressort 62 est plus élevé et beaucoup plus incliné que l'autre côté 66. Les branches de ressort spiroidale assurent à l'écran une hauteur appréciable au voisinage de ses bords 49 et 50. La courbure convexe de l'écran à ressort et la configuration spiroidale des branches adjacentes aux bords 49 et 50 sont, de préférence, telles que lors du branchement initial des deux embouts de connecteur, le front de la coquille de l'embout femelle 18 s'engage dans les branches de ressort à proximité des trous 54 comme le montre la figure 5 dans laquelle une partie de cette coquille est représentée arrachée. A ce degré d'engagement l'écran subit une compression radiale suffisante pour que les branches de ressort 62 s'aplatissent et que les fentes se referment. Un mouvement plus avancé de la coquille 18 par rapport à l'écran entraînera une compression radiale supplémentaire de celui-ci vers l'intérieur jusque dans la position illustrée par la figure 1, o une force de contact élevée est obtenue entre le boîtier de l'embout mêle et celui de l'embout femelle grâce aux petits bosselages 56 et 58 comme on l'a expliqué plus haut. Ainsi, la fermeture des fentes et une compression maximale de l'écran élastique pour réaliser un contact électrique maximal entre les boîtiers des embouts mâle et femelle du connecteur électrique se font en deux étapes séquentielles ce qui amène à un branchement en douceur des embouts mâle et femelle du connecteur et ne nécessite que des forces d'insertion et d'extraction faibles. On pourra apprécier, pour cette raison, l'extrême efficacité de l'écran ou ressort annulaire de la présente invention en tant qu'écran de protection, due au fait que les fentes ouvertes dans le ressort se referment lors du branchement des deux embouts de connecteur. La taille du ressort est minimale, ses coûts de fabrication et d'assemblage sont faibles, et son montage sur le boîtier de l'embout mâle du connecteur ne nécessite par l'utilisation d'outils d'assemblages particuliers. Le ressort 36 de la présente invention n'est pas limité à l'utilisation en tant qu'écran de protection anti RFFI, EMI et EMP dans un connecteur électrique. Par exemple, on pourrait le monter sur une broche de contact destinée à pénétrer dans une douille avec une faible force d'insertion. De plus, on pourrait l'utiliser comme ressort de mise à la masse de haute efficacité ou comme conducteur entre éléments mêle et femelle dans un système quelconque d'interconnexion électrique grâce à la pluralité de circuits parallèles fournie par les branches de ressort 62. On pourra également apprécier le fait que le ressort de la présente invention peut être utilisé sur des éléments mâles de configuration autre que circulaire. Le ressort est extrêmement flexible et peut se conformer môme à des éléments de coupe transversale rectangulaire. Le ressort de la présente invention peut aussi être utilisé pour établir un contact de force relativement faible avec le boîtier 16 sans supprimer les bosselages 56 et 58, en ménageant d'étroits canaux annulaires (non représentés) dans le fond de la gorge 38 au voisinage de ses côtés opposés. Dans un tel dispositif, les bords supérieurs des parois internes des canaux supportent la partie inférieure du ressort 36 de part et d'autre des bosselages et ces derniers pénètrent dans les canaux pour empêcher un déplacement axial du ressort dans la gorge. Il est bien évident que la description qui précède n'a été faite qu'à titre d'exemple non limitatif et que d'autres variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. 7 2462036 REVENDICATIONS 1. Connecteur électrique (io) comprenant des embouts mâle (12) et femelle (14) incluant des contacts (20, 26) qui s'engagent lors du branchement desdits embouts de connecteur suivant leur axe central, ledit embout mâle de connecteur comportant une enve- loppe ou boîtier (16) qui peut se glisser dans l'enveloppe ou coquille (18) dudit embout femelle, et des moyens de protection desdits contacts contre les perturbations électromagnétiques, disposés entre la surface externe (40) dudit boîtier et la surface interne (42)de ladite coquille, lesdits moyens de protection comprenant une bande annulaire en métal élastique (36) qui présente une courbure convexe dans le sens longitudinal, ladite bande comportant des entailles (46, 48) qui s'ouvrent alternativement sur ses bords opposés (49, 50), caractérisé par le fait qu'il comprend les perfectionnements suivants: - au moins l'un des côtés (64) de chacune desdites entailles (46, 48) est incliné par rapport audit axe et plus élevé que l'autre côté (66) de l'entaille, - ladite bande (36) a un diamètre extérieur de base et une convexité longitudinale qui déterminent son ajustement suffi- samment serré dans ladite coquille pour que lors du branchement desdits embouts mâle et femelle ladite coquille exerce une compres- sion radiale sur ladite bande de façon à ce que lesdites entailles se referment complètement. 2. Connecteur électrique conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que le diamètre de ladite bande est plus petit que celui dudit bottier et que les entailles alternées (46,48) de ladite bande la rendent suffisamment extensible pour qu'elle puisse être glissée sur ladite enveloppe. 3. Connecteur électrique conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits côtés de chacune desdites entailles (46, 48) divergent vers l'extérieur à partir de l'extrémitc interne de ladite entaille jusqu'au bord (49, 50) de ladite bande o ladite entaille s'ouvre. 4. Connecteur électrique conforme à la revendication 3, caractérisé par le fait que quand on enlève ladite bande dudit boîtier, les côtés de chacune desdites entailles convergent pour former une fente. 8 2462036 5. Connecteur électrique conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite bande comporte un trou (52, 54)percé par compression à l'extrémité interne de chacune desdites entail- les (46, 48). 6. Connecteur électrique conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite bande annulaire comporte une pluralité de bosselages (56, 58) sur sa face interne, très proches des bords de la bande. 7. Connecteur électrique conforme à la revendication 6, caractérisé par le fait que lesdits bosselages (56, 58) sont en alignement avec lesdites entailles (46, 48). 8. Connecteur électrique conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit boîtier comporte une gorge annulaire (38) dans laquelle on monte la bande (36) et que ladite gorge est plus large que ladite bande. 9. Embout mâle de connecteur électrique comportant un boîtier (16) qui a un axe centrai, des moyens de protection qui entourent ledit boîtier et qui comprennent une bande annulaire en métal élastique (36) à laquelle on donne une courbure convexe dans le sens longitudinal, ladite bande comportant des entailles alternées (46, 48) qui s'ouvrent sur ses bords opposés (49, 50), caractérisé par le fait qu'il comprend le perfectionnement suivant: les côtés (64, 66) de chacune des entailles divergent vers l'extérieur à partir de l'extrémité interne de ladite entaille jusqu'au bord de ladite bande o s'ouvre ladite entaille, l'un des côtés (64) de ladite entaille étant plus élevé que l'autre (66), ce qui permet auxdites entailles de se refermer complètement lorsque la bande est compressée radialement. 10. Embout mâle de connecteur électrique conforme à la revendication 9, caractérisé par le fait que quand on enlève ladite bande dudit boîtier les côtés de chacune des entailles convergent pour former une fente. il. Embout mâle de connecteur électrique conforme à la revendication 9, caractérisé par le fait que ledit côté de chacune desdites entailles est incliné par rapport audit axe. 12. Dispositif de contact élastique caractérisé par le fait qu'il comprend une bande annulaire de métal élastique (36) dont la coupe radiale présente une courbure convexe et que ladite bande comporte des fentes alternées (46, 48) s'ouvrant sur les bords opposés (49, 50) ce qui permet à ladite bande de se dilater et auxdites fentes de s'ouvrir(60). 9 2462036 13. Dispositif conforme à la revendication 12, caractérisé par le fait que ladite bande comporte un trou percé par compression (52, 54) à l'extrémité interne de chacune desdites fentes (46, 48). 14. DiSpositif conforme à la revendication 12, caractérisé par le fait qu'il comporte une pluralité de bosselages (56, 58) sur la surface interne de ladite bande annulaire très proches des bords de celle-ci. 15. Dispositif conforme à la revendication 14, caractérisé par le fait que lesdits bosselages sont en alignement avec lesdites fentes. 16. Connecteur électrique comprenant des embouts mâle (12) et femelle (14) entre lesquels est monté un anneau de contact électrique (36), caractérisé par le fait que ledit anneau comprend une bande annulaire extensible en métal élastique présentant une courbure convexe dans le sens longitudinal, que ladite bande est étixéeau-dessus dudit élément mâle et comporte des entailles alternées (46, 48) qui s'ouvrent sur ses bords opposés(49,50) qu'au moins un des côtés (64) de chacune desdites entailles est inciiné par rapport à l'axe central dudit élément mâle et plus élevé que l'autre côté (66) de ladite entaille, et que la convexité de ladite bande l'écarte radialement de l'élément mâle en déterminant un ajustement suffisamment serré entre ladite bande et ledit élément femelle pour que lors du branchement desdits embouts, ledit embout femelle compresse la bande de façon radiale ce qui permet auxdites entailles de se refermer complètement. 17. Connecteur électrique conforme à la revendication 16, caractérisé par le fait que lesdits côtés de chacune desdites entailles divergent vers l'extérieur depuis l'extrémité interne de ladite entaille jusqu'au bord de ladite bande o s'ouvre ladite entaille. 18. Connecteur électrique conforme à la revendication 16, caractérisé par le fait que quand on enlève la bande dudit élément mâle, lesdites entailles qui s'y trouvent se referment. 19. Connecteur électrique comprenant des embouts mâle (12) et femelle (14) entre lesquels est monté un anneau de contact électrique (36), caractérisé par le fait que ledit anneau comprend une bande annulaire en métal élastique présentant une courbure convexe dans le sens longitudinal, que ladite bande comporte des entailles alternées (46, 48) qui s'ouvrent sur ses bords opposés (49, 50), que l'un des côtés (64) de chacune desdites entailles est plus élevé que l'autre (66), et que le diamètre de base et la 2462036 convexité de ladite bande déterminent un ajustement suffisamment serré avec ledit embout femelle pour que lesdites entailles se referment complètement lors du branchement desdits embouts. 20. Connecteur électrique conforme à la revendication 19, caractérisé par le fait que ladite bande est étirée au-dessus dudit embout mâle, que les côtés de chacune desdites entailles divergent vers l'extérieur depuis l'extrémité interne de ladite entaille jusqu'au bord de ladite bande o s'ouvre ladite entaille et que ledit côté le plus élevé (64) de chacune desdites entailles est incliné par rapport à l'axe central dudit embout mâle. 21. Connecteur électrique comprenant des embouts mâle (12) et femelle (14) entre lesquels est monté un anneau de contact électrique, caractérisé par le fait que ledit anneau comprend une bande annulaire en métal élastique (36), que ladite bande comporte des entailles alternées (46, 48) qui s'ouvrent sur ses bords opposés, que lesdites entailles délimitent entre elles une pluralité de branches de ressort (62), chacune desdites bran- ches ayant une configuration partiellement spiroidale et présentant d'une extrémité à l'autre une courbure convexe qui détermine un ajustement suffisamment serré entre ladite bande et ledit embout femelle pour que lesdites fentes puissent se refermer complètement lors du branchement desdits embouts.