Brevet FR2482373A1 — publié le 19811113

1. 2482373 La présente invention concerne d'une manière générale des connecteurs électriques, et en particulier des connecteurs électriques compor- tant des- caractéristiques de protection améliorée contre les interférences électromagnétiques. Ces dernières années, on a ressenti le besoin de pouvoir disposer, notamment dans l'industrie aérospaciale et pour les applications mi- litaires, de connecteurs électriques garantissant une protection efficace con- tre les interférences électromagnétiques et résistant à un environnement d'in- terférences électromagnétiques importantes, appelées quelquefois impulsions électromagnétiques, utilisables plus particulièrement pour des applications mii- litaires. De nombreux connecteurs, plus particulièrement ceux utilisant des moyens de couplage conventionnels du type à baïonnette, ont démontré qu'ils étaient inadaptés à ces besoins. Par exemple, leg mécanismes de couplage du type à baïonnette, actuellement utilisés dans de nombreux équipements aérospa- ciaux et militaires, sont conçus pour permettre un couplage positif efficace et rapide. Toutefois, ils ne comportent pas d'écrans efficaces contre les in- terférences électromagnétiques, en raison de la faible force de- couplage qui relie les deux éléments de connecteurs et en raison des discontinuités que l'on découvre au niveau de l'interface des enveloppes de.1'élément de connec- teur mâle et de l'élément de connecteur femelle. La modification des connecteurs existants s'est avérée compliquée par le fait que ces connecteurs doivent répondre à d'autre critères tout aussi rigoureux concernant la performance électrique, la résistance à- l'environnement, les dimensions, les performances de couplage et de désaccou- plement, etc. Par conséquent, il s'est développé un besoin de disposer de con- necteurs du type à baïonnette, dont les coquilles et les composants constituant l'interface assurent un blindage continu, et par conséquent une protection ac- crue contre les interférences électromagnétiques, compte tenu des forces de couplage limitées disponibles sur les mécanismes de couplage du type à baïonnette. La présente invention se propose de combler cette lacune en réalisant un connecteur électrique comprenant une paire d'éléments de connec- teurs séparables, chacun de ces éléments de connecteurs ayant une enveloppe électrique conductrice, des moyens pour coupler lesdits éléments de connecteurs, lesdits moyens de couplage comportant des moyens pour solliciter élastiquement l'une des enveloppes contre l'autre, et des moyens pour réaliser une liaison conductrice continue entre lesdites enveloppes conductrices pour assurer une protection contre les interférences électromagnétiques. Selon l'un des objets de la présente invention, les moyens, pour constituer une jonction électrique continue entre les enveloppes de con- necteur, comportent un rebord de jonction périphérique ou annulaire façonné 1. 2. 2482373 sur l'une des enveloppes du connecteur. En réponse à la pression élastique dés moyens de couplage, le bord de jonction s'engage sur l'enveloppe de l'au- tre élément de connecteur pour assurer une liaison continue sur toute la cir- conférence, et un contact électrique entre les deux enveloppes de connecteurs assurant une protection efficace contre les interférences électromagnétiques. Selon une forme de réalisation de la présente invention, le bord de jonction comporte par exemple le bord aigu d'une arête ménagée sur un épaulement annu- laire ou flasque de l'enveloppe de connecteur,-ce bord étant dirigé vers l'a- vant pour entrer en contact avec l'extrémité correspondante de-l'autre enve- loppe de connecteur. Selon une autre forme de réalisation de la présente inven- tion, les moyens de jonction électrique continus comportent un joint élasti- que électriquement conducteur logé dans une ouverture de l'autre élément de connecteur.:Plus particulièrement, le joint élastique est en contact électri- que avec l'enveloppe de connecteur dans lequel il est monté, et entre en con- tact avec la première-enveloppe d'élément de connecteur, périphériquement, en arrière de l'extrémité de couplage, pour réaliser un. contact électrique con- tinu entre les enveloppes des éléments du connecteur, lorsque le premier élé- ment de connecteur est introduit dans l'ouverture du second, de manière à as- surer une protection contre les interférences électromagnétiques. Selon un autre aspect de la présente invention, chacune des enveloppes d'éléments de connecteurs contient un bloc diélectrique supportant au moins un élément de contact électrique, la surface de couplage de chacun des blocs diélectriques étant agencée pour se retirer sous l'action des forces engendrées par l'accouplement élastique des deux éléments de connecteur, de fa- çon à autoriser un couplage positif des deux enveloppes métalliques. La-présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et des dessins annexés, dans les- quels La figure 1 représente une vue éclatée en perspective illus- trant les différents composants du connecteur construit selon les principes de la présente invention, La figure 2 est une vue en coupe partielle selon l'axe cen- tral du connecteur entièrement assemblé représenté parla fig. 1, La figure 3 est une vue en coupe partielle identique à celle de la fig. 2, mais illustrant les éléments de connecteurs entièrement couplés, et La figure 4 est une vue agrandie d'une partie de la fig. 3 correspondant au cercle 4-4, illustrant plus en détail le joint d'interface ré- tractable, lorsque les-éléments de connecteurs sont entièrement couplés. En référence aux figures et notamment aux fig. 1 et 2, le 3.:- 2482373 connecteur décrit est désigné par la référence 10 et comporte un élément con- necteur femelle 12 et un connecteur mâle 14, ainsi qu'une bague de couplage 16 permettant d'assembler ces deux éléments de connecteurs. L'élément de connecteur femelle 12 comporte une enveloppe métallique électriquement conductrice 18, ayant une extrémité de.couplage 20 disposée à l'avant et une extrémité réceptrice de.conducteurs22. Une ou plu- sieurs fiches à baïonnette 24 se dressent radialement vers l'extérieur sur la paroi périphérique de l'enveloppe 18 à proximité de l'extrémité antérieure , et une ou plusieurs gorges de guidage 26, ménagées à la surface intérieure de l'enveloppe à proximité de son extrémité antérieure, facilitent l'aligne- ment et le couplage de l'élément de connecteur femelle avec l'élément de con- necteur mâle. -La partie antérieure de l'enveloppe 18 présente une ouver- ture axiale 28 destinée à recevoir l'élément de connecteur mâle amené en posi- tion d'accouplement, et la partie arrière de l'enveloppe 18 contient un bloc diélectrique 30-servant de support à au moins un contact électrique 32 logé dans un alésage approprié 34. Le bloc diélectrique 30 de l'élément de connec- teur femelle comporte, par exemple, des éléments isolants séparés tels que par exemple un bouchon arrière 36, un disque de retenue 38 des éléments de contact et un disque isolant 40. Un joint d'interface 42 réalisé en un matériau élas- tique électriquement non conducteur, et un joint périphérique-annulaire 44- réalisé en un matériau élastique électriquement conducteur scellentles blocs isolants à l'intérieur de l'enveloppe 18. Le joint 42 comporte une surface de jonction antérieure 46 comprenant une ou plusieurs ouvertures 48 alignées avec chacun des contacts électriques et comportant un organe d'étanchéité an- nulaire50, qui s'étend vers l'avant en direction de la surface de couplage 46 de chaque ouverture de contact 48, pour assurer un scellement étanche des contacts en position d'accouplement. L'élément de connecteur mâle 14 comporte.également une ex- trémité de couplage antérieure 51 et une extrémité de raccordement arrière 52. Cet élément de connecteur est constitué par une ouveloppe métallique conduc- trice 54 et un bloc diélectrique 56. Le'bloc diélectrique 56, qui est entouré de l'ouveloppe 54, comprend au moins un et de préférence plusieurs alésages 58 récepteurs d'éléments de contacts,qui aboutissent dans les ouvertures de con- tacts60 au niveau de la surface de couplage antérieure 62, ces alésages conte- nant des contacts électriques 64 compatibles avec les contacts 32 logés dans l'élément de connecteur femelle. Le nombre des éléments de contacts64 corres- pond à celui des contacts 32, ces éléments de contactsétant respectivement ali- gnés de façon à pouvoir être couplés au moment de l'accouplement des éléments de connecteurs mâle et femelle. On notera également que le bloc diélectrique 4. 2482373 56 peut se composer de plusieurs éléments individuels tels qu'un bouchon 66, un disque de retenue des contacts-68 et un disque isolant 70, le disque iso- lant 70 étant de préférence logé dans le chanfrein annulaire 72 ménagée autour de chaque ouverture de contact 60. Une bague de couplage est montée de façon rotative sur l'en- veloppe de l'élément de connecteur mâle 54 et comporte au moins un guide hé- licoîdal 74 disposé à sa surface intérieure, pour recevoir la fiche baïonnette 24 en poussant les éléments de connecteurs l'un contre l'autre d'une manière conventionnelle, lorsqu'on tourne-la bague de couplage. Un ressort ondulé 76 est logé dans la bague de couplage et est maintenu dans un évidement annulaire 78 défini par un flasque annulaire arrière 80 et par un épaulement intérieur 82 de cette bague. Le ressort 76 développe une force de contrainte élastique sollicitant l'élément de connecteur mâle et l'élément de connecteur femelle l'un contre l'autre, lorsque ces deux éléments sont entièrement accouplés. Une roulette 84 et une bague complémentaire de détende 86 réalisent un mécanisme de verrouillage pour empêcher un désaccouplement accidentel du connecteur. La ba- gue de couplage, le ressort ondulé et le mécanisme de verrouillage-sont main- tenus en position assemblée sur l'enveloppe 54 par une bague de retenue fendue 88 logée dans une gorge annulaire 90, à proximité de l'extrémité aririère de l'enveloppe de l'élément de connecteur mâle. L'enveloppé 54 de l'élément de connecteur mâle supporte un ressort métallique 92 circonférenciel de masse, disposé en un point se trou- vant à l'arrière de l'extrémité de couplage 51, un bord de ce ressort étant incurvé vers l'intérieur pour être logé et retenu dans une gorge annulaire 94 ménagée à la surface extérieure de l'enveloppe du connecteur mâle. L'enve- loppe 54 comprend d'autre part une ou plusieurs clavettes 96 à proximité de l'ex- trémité de couplage 51 et un flasque annulaire 98 radial, et s'étendant vers l'extérieur, ménageant un épaulement annulaire 100 dirigé vers l'avant, inter- médiaire entre les extrémités antérieure et postérieure de l'élément de con- necteur mâle. Le connecteur de la présente invention est représenté en- tièrement couplé par la fig. 3. Sur cette figure, on remarque que le connec- teur est couplé par l'alignement des clavettes 96 et les pistes de guidage 26, et en tournant la bague de couplage 16 de façon à tirer ou pousser l'enveloppe femelle 18 en direction de l'enveloppe mâle 54, par l'action des goupilles 24 sur les guides hélicoîdaux 74. Lorsque les éléments de connecteurs sont tirés et amenés en position d'accouplement, le ressort ondulé 74 est comprimé entre la bague de détente 86 et le flasque 80, et développe de ce fait la force de couplage élastique nécessaire, agissant axialement à travers les composants respectivement assemblés, pour maintenir le connecteur en position d'accouple- S. 2482373 ment. Lorsque les éléments de connecteurs sont entièrement accouplés, les con- tacts électriques 64 et 32 sont reliés et le ressort métallique de masse 90 fournit une connection électrique de masse entre la coquille mâle 54 et la coquille femelle 18. En accord avec la présente invention, le connecteur 10 com- porte des composants spécifiquement agencés pour permettre une amélioration des caractéristiques de blindage contre les interférences électromagnétiques. Plus particulièrement, l'épaulement 100 a une configuration permettant de comporter ou de supporter une arête annulaire 102 orientée vers l'avant, ayant un bord annulaire de jonction 104 circonférenciel, disposé de manière à assu- rer un contact continu métal contre métal avec l'extrémité de couplage 20 de l'élément de connecteur femelle 12. Comme le montre la fig. 3, lorsque l'élé- ment de connecteur femelle 12 est couplé élastiquement à l'élément de connec- teur male 14 au moyen de la bague de couplage 16, le bord de jonction 104 est en appui contre l'extrémité de couplage annulaire de l'enveloppe femelle 18, de façon à assurer un contact métal sur métal continu-sur toute la périphérie des éléments de connecteurs mâle et femelle. Pour assurer-la continuité du con- tact métal sur métal, le bord de jonction 104 est positionné de façon à être en contact avec l'extrémité de l'enveloppe femelle 18,.radialement à l'exté- rieur des chemins de guidage 26. Par conséquent, le bord de jonction coopère avec l'extrémité de couplage de l'ouveloppe de l'élément de connecteur femel- le, pour former une jonction métallique électriquement conductrice autour de la périphérie du connecteur, cette jonction constituant une protection contre les interférences électromagnétiques et agissant de manière à compenser toute déviation à partir d'un alignement plan et parallèle de l'extrémité de cou- plage 20 de l'enveloppe femmelie et del'épaulement 100 de-l'enveloppe mâle. A titre de variante, l'arête annulaire 102 peut être remplacée par une bague to- rique élastomère et conductrice, constituant également un écran protecteur con- tre les interférences électromagnétiques, toutautour de la périphérie de l'in- terface entre les enveloppes respectives des éléments de connecteurs mâle et femelle. La continuité du contact métal sur métal entre le bord de jonction 104 et l'extrémité de couplage femelle 20 est encore renforcée par le joint d'interface 42 qui, comme mentionné précédemment, comporte un renflement annulaire 50 ménagé autour de la périphérie de chaque orifice 48 contenant un élément de contact. Comme le montre plus particulièrement la fig. 4, le ren- flement 50 comporte un bourrelet 106 qui s'engage dans le chanfrein 72 de la surface de couplage 62 du bloc isolant mâle, lorsque le connecteur est entiè- rement assemblé. Le joint d'étanchéité comporte une partie 108 de diamètre ré- duit disposéSe à l'arrière de l'extrémité 106, susceptible de se rétracter vers 6. -2482373 l'arrière au niveau de la partie à diamètre réduit 108, sous l'action des forces élastiques de couplage développéespar le ressort 76, lorsque que les deux éléments de connecteurs sont accouplés. Du-fait que les éléments de con- necteurs mâle et femelle sont espacés au niveau de leurs extrémités de cou- plage, à l'exception de la jonction constituée par le joint annulaire 50, le retrait de ce joint implique que le contact de l'écran de protection contre les interférences électromagnétiques existe entre l'extrémité de couplage 20 de l'enveloppe femelle et le bord de jonction de l'arête annulaire 102 de l'épaulement de l'enveloppe mâle 54, tout en maintenant la protection requise contre l'environnement. Un autre aspect de la présente invention réside dans l'u- tilisation du joint périphérique 44 destiné à compléter la protection contre les interférences électromagnétiques. Comme mentionné précédemment, le joint 44 est constitué par un élastomère électriquement conducteur. Le joint 44 est' constitué par une gorge annulaire 110 ménag6e dans la paroi intérieure de l'enveloppe.femèlle 18 à l'arrière de l'ouverture 28, et est de ce fait en contact électrique avec l'enveloppe femelle. La configuration du joint 44 est unique en ce qu'elle comporte une bague formant une lèvre antérieure 112 join- te à une base 114 par une liaison 116 disposée de façon à ménager un creu an- nulaire 118. En raison de cette configuration, lorsque les éléments de con- necteurs sont entièrement accouplés, la lèvre 112 est en contact avec l'enve- loppe mâle en un point disposé à l'arrière de l'extrémité de couplage 51, tan- dis que l'évidement 118 coïncide avec l'extrémité de couplage 51. Par consé- quent, le joint 44 réalise une jonction périphérique électriquement conduc-- trice continue entre l'enveloppe mâle et l'enveloppe femelle, n'interfère pas avec les clavettes 96 et les chemins de guidage 26, et assure également le plein contact métal sur métal entre les enveloppes respectives. En outre, l'utilisation d'un élastomère électriquement conducteur augmente les capacités de protection contre les interférences électromagnétiques, soit seul, soit en combinaison avec la protection assurée par le contact de l'extrémité de cou- plage 20 de l'élément de connecteur femelle avec le bord de jonction 104, tout en améliorant la protection contre l'environnement. En conséquence, l'homme de l'art reconnaît les caractéris- tiques nouvelles de la présente invention, destinées à améliorer les protec- tions contre les interférences électromagnétiques, tout en évitant d'introduire des procédés de fabrication incluant des tolérances limitées. Additionnelle- ment, seul un nombre réduit de composants de connecteurs conventionnels néces- site des modifications dans le cadre de la mise en application de cette in- vention. Il en résulte un connecteur bien protégé contre les interférences électromagnétiques et les impulsions électromagnétiques, l'écran de protection 7- 2482373 étant réalisé avec moins de difficultés et à des coûts moindres qu'avec les techniques habituelles. D'autre part, les données courantes relatives aux di- mensions, à la résistance mécanique, à la rigidité et à la résistance aux agents extérieurs ne sont pas modifiées par l'application des principes de la présente invention. Finalement, l'utilisation d'un joint d'interface ré- tractable, tel que le joint 42, réduit fortement la dépendance du dispositif de l'élasticité ou de la dureté des élastomères. En conséquence, le bourrelet de scellement 50 du joint d'interface et lecontact métal sur métal, obtenu au niveau de l'extrémité de couplage antérieure de l'enveloppe 18 et du bord de jonction 104 de l'arête en épaulement annulaire, se combinent pour conférer au connecteur une meilleure efficacité en matière de protection contre les in- terférences électromagnétiques. La présente invention n'est bien entendu pas limitée au dispositif décrit et illustré. Elle peut subir-différentschangements et mo- difications, sans que l'on ne sorte du cadre de cette invention. J 8. REVENDICATIONS 1. Connecteur électrique comprenant une paire d'éléments de connecteurs séparables (12 et 14), chacun de ces éléments de connecteurs ayant une enveloppe électriquement conductrice (18, 54), des moyens (16) pour coupler lesdits éléments de connecteurs, lesdits moyens de couplagecompre- nant des moyens pour solliciter élastiquement l'une des enveloppes contre l'autre; et des moyens (44) pour réaliser une liaison conductrice continue entre lesdites enveloppes conductrices,- afin d'assurer une protection efficace contre les interférences électromagnétiques. 2. Connecteur électrique selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens, pour réaliser une jonction continue électriquement con- ductrice entre lesdites enveloppes (18, 54),comportent un bord de jonction périphérique formé sur l'une des enveloppes, ledit bord de jonction périphé- rique(104) étant disposé en regard de l'autre enveloppe d'élément de connec- teur et agencé pour entrer en contact avec cette enveloppe, de façon à réali- ser une liaison circonférencielle continue et un contact électrique continu entre lesdites enveloppes. 3. Connecteur électrique selon l'une quelconque des reven- dications 1 ou 2, dans lequel ladite paire d'éléments de connecteurs comporte un premier élément de connecteur ayant une extrémité de couplage antérieure et un second élément de connecteur; et dans lequel lesdits moyens, pour réaliser une liaison continue électriquement conductrice entre lesdites enveloppes des éléments de connecteurs, comportent un épaulement annulaire (100) ménagé dans l'enveloppe dudit second élément de cdnnecteur, cet épaulement annulaire com- portant une arête annulaire (102) orientée vers l'avant, et comportant un bord de jonction; et dans lequel lesdits moyens de couplage, entre lesdits premier et second éléments de connecteurs, comportent des moyens pour solliciter de façon élastique ledit bord de jonction et ladite extrémité.de couplage de l'enveloppe du premier élément de connecteur, en contact circonférenciel con- tinu et en contact électrique, pour réaliserun écran de protection contre les interférences électromagnétiques. 4. Connecteur électrique selon la revendication 3, dans le- quel la coquille (54) du second élément de connecteur (14) comporte une por- tion de surface extérieure et une extrémité de couplage antérieure, et la co- quille (18) du premier élément de connecteur (12) comporte une ouverture des- tinée à recevoir l'extrémité de couplage antérieure de l'enveloppe dudit se- cond élément de connecteur, et comportant un-joint élastomère périphérique (44) électriquement conducteur, disposé à l'intérieur de ladite ouverture, en contact électrique avec la coquille du premier élément de connecteur, ce joint 39 étant en contact avec la portion de surface extérieure de l'enveloppe dudit 9. D2482373 second élément de connecteur, à l'arrière de l'extrémité antérieure de couplage de la coquille du second élément de connecteur, et réalisant un contact élec- trique continu périphérique entre les enveloppes desdits premier et second éléments de connecteurs, pour réaliser un écran de protection contre les in- terférences électromagnétiques. 5.-Connecteur électrique selon la revendication 4, dans le- quel ledit joint (44) comporte une bague annulaire (114) et une lèvre (112), agencée de façon à ménager un évidement annulaire disposé en coïncidence avec l'extrémité antérieure de couplage de l'enveloppe dudit second élément de con- necteur, lorsque les éléments de connecteurs sont accouplés. 6. Connecteur électrique selon la revendication 4, dans le- quel le second élément de connecteur comporte un bloc isolant mâle logé dans l'enveloppe, et au moins un contact électrique s'étendant axialement à travers le bloc diélectrique, ce bloc comportant une surface antérieure de couplage présentant au moins une ouverture pour le passage dudit contact électrique, ledit épaulement ayant une arête annulaire orientée vers l'avant; dans lequel ledit premier élément de connecteur comporte un bloc diélectrique femelle logé à l'intérieur de l'enveloppe, au moins-un contact électrique complémentaire s'étendant axialement dans ledit bloc isolant, ledit bloc isolant femelle pré- sentant une surface antérieure de couplage ayant au moins une ouverture pour le passage du contact électrique complémentaire, et dans lequel lesdits moyens, pour coupler la paire d'éléments de connecteurs et lesdits contacts électri- ques, comportent des moyens pour solliciter élastiquement la surface de cou- plage du bloc diélectrique mâle contre la surface de couplage du bloc diélec- trique femelle. 7. Connecteur électrique selon la revendication 6, dans lequel ladite enveloppe dudit second élément de connecteur est métallique et comporte au moins une clavette adjacente à son extrémité de couplage antérieu- re, et en ce que l'enveloppe dudit premier élément de connecteur comporte un chemin de guidage ménagé à sa surface intérieure, à proximité de son extrémité antérieure de couplage pour recevoir ladite clavette, et dans lequel ladite arête annulaire et ledit épaulement prennent appui sur ladite extrémité anté- rieure de ladite coquille à l'avant dudit chemin de guidage. 8. Connecteur électrique selon la revendication 6, dans lequel ladite extrémité antérieure de couplage de l'enveloppe dudit second élément de connecteur est axialement espacée de la surface antérieurede cou- plage dudit bloc isolant femelle, lorsque les premier et second éléments de connecteurs sont entièrement accouplés, et dans lequel ledit joint élastomère électriquement conducteur est disposé dans l'ouverture ménagée autour de la périphérie de la surface de couplage du bloc isolant femelle. 9. Connecteur électrique selon la revendication 8, dans le- quel l'une desdites surfaces de couplage des blocs isolants comprend un joint annulaire rétractable s'étendant à l'avant de cette surface autour de chaque ouverture logeant un élément de contact, ce joint étant agencé de manière à se déplacer suffisamment pour assurer la jonction des deux enveloppes lorsque les éléments de connecteurs sont entièrement accouplés, ledit joint étant déplacé vers l'arrière lorsqu'il touche l'autre surface du couplage du bloc isolant au moment de l'accouplement des deux éléments de connecteurs. 10. Connecteur électrique selon la revendication 9, dans le- quel ledit joint comporte un bourrelet d'extrémité et un élément de liaison de diamètre réduit, ledit élément de liaison permettant le déplacement du bourrelet d'extrémité vers l'arrière par rapport à l'une des surfaces de cou- plage de blocs isolants. 11. Connecteur électrique-selon la revendication 6, dans lequel l'enveloppe dudit premier élément de connecteur comporte au moins une goupille du type baïonnette s'étendant radialement vers l'extérieur, en arrière de l'extrémité antérieure de couplage; dans lequel lesdits moyens de couplage comportent une bague de couplage (16) montée rotativement sur l'enveloppe du- dit second élément de connecteur et comportant au moins une piste de guidage de ladite goupille, ladite bague de couplage comportant également des moyens ressorts pour pousser élastiquement le bord de jonction de ladite arête annu- laire et l'extrémité antérieure de couplage de ladite enveloppe réceptrice en - contact sur toute leur périphérie et en contact électrique, pour assurer un écran contre les interférences électromagnétiques; ladite surface de couplage du bloc isolant femelle comportant un joint annulaire rétractable s'étendant à l'avant,-de manière à recouvrir chaque ouverture de passage d'un élément de 27 contact. 10.