Brevet FR2510822A1 — publié le 19830204

ECROU D'ACCOUPLEMENT POUR CONNECTEUR ELECTRIQUE L'invention a essentiellement pour objet un écrou d'accouple- ment pour connecteur électrique et notamment un anneau d'accouplement qui permet d'améliorer l'accouplement dans un ensemble formant connecteur élec- trique. Les ensembles formant connecteurs electriques comprennent généralement deux éléments de connecteurs électriques distincts, l'un ayant des contacts coopérant avec les contacts de l'autre lorsque les éléments sont accouplés par un élément d'accouplement Cet élément est monté en général sur un des connecteurs électriques grace à une ou plusieurs bagues de retenue pour maintenir libre en rotation une bride de l'élément d'accou- plement adjacente à un épaulement du premier élément connecteur. Lors de leur branchement et de leur débranchement, il y a lieu de pouvoir facilement et rapidement accoupler et désaccoupler les connec- teurs électriques en appliquant des efforts raisonnables Une fois branché et en utilisation, l'ensemble formant connecteur doit toutefois rester accouplé malgré les vibrations ou autres forces susceptibles d'être appli- quées à l'ensemble, de telles forces pouvant désaccoupler les éléments On connaît plusieurs appareils anti-rotation permettant d'éviter des retours en arrière indésirables et/ou le désaccouplement. Un grand nombre d'appareils anti-rotation prévoient d'inter- poser suivant une corde un élément denté entre l'écrou d'accouplement et une partie dentée de la coquille du connecteur sur laquelle l'écrou est monté Le brevet américain 4 109 998, publié le 29 août 1967 au nom de Waldron et al, propose des extrémités d'un élément arqué allongé 321 monté sur la paroi intérieure de l'écrou d'accouplement 300 de telle sorte qu'il soit tangent à un épaulement 140 de la coquille munie de dents 141, posi- tionnant ainsi une dent médiane 323 de l'élément arqué qui vient s'insérer dans ces dents Etant donné que l'élément arqué allongé agit de la même façon qu'un ressort et que le point moyen va se déformer, un élément recti- ligne ne va pas pouvoir fournir la meilleure insertion possible entre les dents au point de tangence Pour améliorer cette situation, les dents possèdent des inclinaisons La dent, tout en résistant à la rotation de désaccouplement, devrait être plus sûre et permettre d'agir comme un verrou 10822 lors d'une rotation indésirable Le brevet américain 4 272 144, publié le 9 juin 1981 au nom de Brush et al, prévoit de munir l'intérieur de la paroi d'un écrou d'accouplement 20 d'un axe 40 s'étendant suivant une corde, cet axe comprenant une dent 48 se trouvant entre une paire de ressorts de cen- trage 50, cette dent s'insérant dans des cannelures prévues sur le connecteur alors qu'un ressort est comprimé pour s'opposer à la rotation dans un sens et que l'autre ressort est comprimé pour s'opposer à la rotation dans l'autre sens Une construction semblable est suggérée dans le brevet amé- ricain 4 257 663, publié le 27 mars 1980 au nom de Brush et al Bien que convenables, de telles constructions résistent bien à la rotation ayant tendance à désaccoupler un connecteur mais ne fournissent pas un verrouil- lage positif à l'encontre de rotations de désaccouplement indésirables. De plus, un contact métal/métal avec de grandes forces de ressort, a tendance à s'user contre le matériau Pour éviter ceci, le brevet américain 4 268 103, publié le 19 mai 1981 au nom de Schildkraut et al, prévoit de munir la face intérieure du ressort 321 d'un plastique ré- sistant à l'usure. Les cliquets et les linguets sont connus comme permettant le mouvement dans un sens mais emp 6 chant également le mouvement dans l'autre sens Comme on l'a indiqué, un connecteur électrique doit être susceptible d'être désaccouplé Il conviendrait donc de combiner la sécurité d'anti- rotation du cliquet avec la souplesse de la possibilité de désaccouplement offerte par un ressort de compression. Dans la plupart des applications, des moyens de commande pour déconnecter un ensemble verrouillé, une fois atteinte une certain force, seraient désirables Un moyen permettant de débrancher le connecteur, qui agisse de façon indépendante du système anti-désaccouplement et qui soit contrôlé par l'utilisateur, serait souhaitable Un appareil de verrouillage proposé dans le brevet américain 3 601 764, publié le 24 août 1971 comporte des moyens pour désaccoupler un connecteur, toutefois, le système proposé ne fournit pas un verrouillage suffisant qui permette un serrage sous l'ac- tion des vibrations De façon similaire, on considérera le brevet américain 3 869 186, publié le 4 mars 1975 au nom de Vetter. L'invention vise un système d'accouplement pouvant résister au désaccouplement d'un ensemble formant connecteur et comprend un anneau de couplage monté sur un connecteur électrique Cet anneau permet d'asso- cier de façon amovible une première et une deuxième coquilles de connecteur électrique de formesgénérales cylindriques, amenées en position d'accouple- ment par un mouvement d'accouplement axial entre les coquilles; l'anneau de couplage ayant les dimensions lui permettant de recevoir et d'être main- tenu pour rotation à l'intérieur d'une rainure annulaire prévue dans l'une des coquilles, l'une des coquilles du connecteur ayant une bride radiale qui l'entoure et qui comporte une pluralité de cannelures. L'anneau de couplage comprend un écrou d'accouplement et un manchon de désaccouplement, le manchon étant monté de façon concentrique pour lui permettre de tourner autour de l'écrou L'écrou d'accouplement tire la première coquille vers l'autre coquille sous l'effet du filetage et comprend un élément de verrouillage rigide ayant une extrémité pivotant sur l'écrou d'accouplement et une autre extrémité libre pouvant pivoter de façon correspondante L'autre extrémité comprend une partie dentée se trou- vant en face de la bride cannelée et un élément de ressort s'étendant vers l'extérieur; la partie dentée étant adaptée pour s'insérer de façon amo- vible dans les dentelures ou cannelures alors que l'élément de ressort a son extrémité libre qui agit contre la paroi intérieure du manchon de dé- saccouplement pour solliciter la dent en engagement avec des dentelures successives pour éviter le mouvement relatif de désaccouplement Une came s'étend vers l'intérieur, à partir de la paroi interne du manchon vers une extrémité libre, qui est normalement sollicitée par un ressort de compres- sion en décalage angulaire par rapport à l'élément de verrouillage L'ex- trémité libre de la came est susceptible d'entraîner l'écrou en rotation dans le sens de l'accouplement et à tourner de façon indépendante par rap- port à l'écrou dans le sens du désaccouplement, la rotation du manchon de désaccouplement dans le sens du désaccouplement provoquant l'insertion de l'élément de verrouillage par l'extrémité de la came et le soulèvement de la partie de dent qui se trouvait insérée dans les échancrures Le res- sort de compression, reçu dans une cavité de ressort annulaire formée entre les sièges respectifs des ressorts sur l'écrou d'accouplement et le manchon de désaccouplement, résiste à la rotation relative entre ces élé- ments pour que la came soit sollicitée dans sa position espacée angulai- rement par rapport à l'élément de verrouillage Lorsque l'utilisateur applique une force sur le manchon de désaccouplement dans le sens de l'accouplement, le manchon de désaccouplement oblige l'écrou à tourner et les deux tournent simultanément, ce qui provoque l'accouplement des coquilles. Lorsqu'on fait tourner le manchon de désaccouplement dans le sens du désac- couplement, le ressort de compression est comprimé et la came tourne pour engager l'élément de verrouillage et dégager la dent, à la suite de quoi l'ensemble formant connecteur se trouve libéré de la position accouplée. Un avantage de l'invention est de prévoir un -système d' accou- plement permettant une succession continue de positions verrouillées pour un ensemble bouchon/réceptacle. Un autre avantage est que l'anneau de couplage confère une meilleure résistance à l'encontre des forces dues aux vibrations Un des autres avantages de cette invention réside dans le fait que l'écrou d'accou- plement qui peut être verrouillé à l'encontre des vibrations, peut être débloqué par l'utilisateur pour désaccoupler l'ensemble formant connecteur électrique. Encore, un autre avantage consiste dans le fait qu'un connec- teur partiellement accouplé peut avoir tendance à se serrer sous l'action des vibrations du fait de l'utilisation de dents à cliquets à effet unidi- rectionnel. Encore, un autre avantage de l'invention réside dans le fait qu'il y a moins d'usure sur le système anti-rotation (cliquets par exemple) en raison de l'absence des importantes forces de frottement du ressort. D'autres avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue latérale, en coupe, d'un connecteur électrique comportant un anneau de couplage; la figure 2 est une vue de face, en coupe, selon la ligne II-II de la figure 1 du connecteur électrique dans sa position d'accouple- ment; la figure 3 est une vue latérale, en coupe, pour une posi- tion angulaire différente du connecteur électrique de la figure 1; et la figure 4 montre un détail de dent et de cannelures qui permettent la rotation unidirectionnelle de l'anneau de couplage. La figure 1 montre un ensemble formant connecteur 100 qui comporte un anneau de couplage 30 selon l'invention L'ensemble comprend un réceptacle (élément connecteur) 20 et un bouchon (élément connecteur) , chacun des connecteurs comportant dans sa coquille cylindrique respec- tive 12, un élément diélectrique 22 (non représenté) qui supporte un con- tact électrique enfichable 13 (voir figure 2) qui est, à son tour, prolongé par un fil électrique (non représenté) La coquille du réceptacle 22 com- prend une partie avant 24 filetée extérieurement La coquille 12 du bou- chon comprend une partie avant qui s'insère dans la partie avant de la coquille réceptacle; une bride radiale 16 s'étendant à l'extérieur ayant une face arrière 17 s'évasant et une rainure annulaire dimensionnée pour recevoir une bride radiale 46 de l'anneau de couplage et une bagule de retenue 38 L'anneau de couplage 30 est monté, en rotation, sur la coquille formant bouchon entre la bride radiale 16 et la rainure annulaire 14 et se trouve maintenue entre les deux par la bague de retenue 38 La face circon- férencielle extérieure de la bride radiale 16 possède plusieurs rainures ou cannelures 18 en vue de faciliter l'obtention digne insertion avec verrouil- lage avec l'élément de verrouillage 60. L'anmeau de couplage 30 comprend un écrou d'accouplement cy- lindrique 40 et un manchon de désaccouplement cyiindrique 50 disposés con- centriquement et montés pour tourner l'un par rapport à l'autre Dans le mode de réalisation représenté, le manchon de désaccouplement 50 est porté par l'écrou d'accouplement 40. L'écrou d'accouplement 40 comprend une coquille 1142 ayant une surface externe 41 et une partie filetée intérieurement > 44 susceptibles d' tre vissées sur la partie avant 24 filetée et;érieurement de la coquille du réceptacle 22, la surface externe 41 comprend une deuxième rainure annu- laire 32 dimensionnée pour recevoir une deuxième bague de retenue 36 La bride radiale 46 s'étendant vers l'intérieur comporte tune face externe 46 a adjacente à l'anneau de retenue 38 et une face interne 46 b adjacente à la bride radiale 16 de la coquille bouchon 12 et ayant une partie évasée sus- ceptible de venir reposer sur la face évasée arrière 17 du flanc 16 pour aider au centrage et à la rotation de l'écrou d'accouplement Une cavité de verrouillage annulaire 45 s'étend au travers de la coquille 42 et est définie par une paire de faces axiales distinctes 43 a et 43 b et par une paire de faces d'extrémités 47 a et 47 b (voir figure 2) Un alésage 31, de dimension suffisante pour recevoir une goupille de montage 62 s'étend axialement à travers l'écrou d'accouplement et la cavité de verrouillage 45. Un élément de verrouillage du type linguet 60, réalisé en matériau rigide, est placé dans la cavité de verrouillage annulaire 45 de l'écrou; cet élément 60 ayant une première extrémité 60 a montée sur l'écrou d'accouplement par la goupille 62 et une deuxième extrémité 60 b libre de pivoter par rapport à sa fixation L'élément de verrouillage est de forme arquée et comprend des surfaces radiales, interne et externe , 67 (voir figure 2). Plusieurs dents 68 sont placées sur la surface interne 65 et, à l'extrémité de l'élément de verrouillage, ces dents 68 ont une configu- ration telle qu'elles s'insèrent successivement de façon périodique et amovible dans les cannelures 18 et permettent une rotation relative entre la coquille-bouchon et l'écrou d'accouplement uniquement dans le sens d'accouplement Un élément formant ressort 66 s'étend entre la surface externe 67 de l'élément de verrouillage 60 et le manchon de désaccouple- ment 50 pour solliciter l'élément de verrouillage vers les cannelures successives De préférence et conformément à l'invention, l'élément res- sort 66 est un arc cantilever ayant une extrémité 66 a fixée à l'élément de verrouillage 60 et l'autre 66 b libre d'agir contre le nmanchon de désaccou- plement; l'arc étant sensiblement plat de façon à offrir un trajet de contact assez large Un élément mince en forme de doigt, de même que d'autres types de ressort, pourrait être utilisé L'élément 60 est de préférence rigide et peut être moulé dans un polymère à haute résistance (par exemple le "Torlon"), l'élément ressort 66 étant venu de matière avec lui. Le manchon de désaccouplement 50 est monté en rotation sur l'écrou d'accouplement 40 et possède une paroi interne radiale 55 positionnée de façon concentrique autour des cannelures Là paroi interne 51 possède une rainure annulaire 34 susceptible de coopérer avec la rainure 32 de l'écrou et ayant des dimensions convenables pour recevoir la bague de rete- nue 36 afin de positionner le manchon autour de l'écrou Une bride radiale 56 est prévue pour obturer l'alésage 31, retenir la goupille Elle est retenue entre la bride 46 de l'écrou d'accouplement et la bague de retenue 38. La figure 2 montre, en coupe partielle, les contacts élec- triques 15, 23 lorsqu'ils sont connectés Comme représenté, le contact 13 situé dans le bouchon 10 est un contact du type broche et le contact 23 situé dans le réceptacle 20 est un contact du type douille D'autres types de contacts pourraient bien entendu être utilisés. Sur la figure 2, une came 54 s'étend radialement vers l'inté- rieur à partir de la paroi interne 51; cette came ayant une extrémité 54 a fixée au manchon et une extrémité libre 54 b susceptible de coopérer avec l'extrémité flexible 60 c de l'élément de verrouillage 60 lors de la rota- tion du manchon de désaccouplement 50 dans le sens du désaccouplement. L'extrémité libre 54 b est prévue pour forcer (c'est-à-dire entraîner) l'écrou d'accouplement à tourner dans le sens de l'accouplement lors de l'accoupllement et à tourner indépendanmment de l'écrou d'accouplement lorsqu'on la fait burner dans le sens du désaccouplement, l'extrémité libre 2 510822 54 b venant en butée contre la face d'extrémité 47 b pour entraîner l'écrou. Une cavité de ressort annulaire 52 c est formée entre une ca- vité annulaire 49 pour ressort dans l'écrou d'accouplement et une cavité annulaire 59 pour ressort est prévue dans le manchon de désaccouplement; ces cavités pour ressort étant dans le prolongement d'une de l'autre et susceptiblesde se trouver en alignement lorsqu'on se trouve en position accouplée, et se trouver décalées angulairement lorsqu'on fait tourner l'écrou et le manchon; la cavité 49 ayant une paire de sièges de ressort 48 et la cavité 59 comportant une paire de sièges de ressort 58 Un res- sort de compression hélicoïdal est dimensionné pour s'insérer dans la èa- vité du ressort 52 c et ses extrémités 52 a, 52 b s'ont sollicitées vers les sièges de ressort respectifs Le ressort de compression sollicite normale- ment la came 54 en éloignement de l'élément par rapport à l'élément de ver- rouillage 60 De plus, le ressort de compression 52 est conçu avec une force de compression suffisante pour ne pas permettre au manchon 50 de tourner par inadvertance ou de se déplacer lors de fortes vibrations ce qui pourrait provoquer le contact de la came 54 avec l'élément de verrouil- lage 60. La figure 3 montre le ressort de compression 52 dans la cavité annulaire 52 c de ressort formée entre les cavités de ressorts 49, 59 opposées l'une à l'autre. La figure 4 montre l'élément de verrouillage 60 et la bride radiale 16 du bouchon 10 légèrement séparés pour montrer, respectivement, le détail des dents 68 et des cannelures 18 Les dents 68 ont-une partie droite (sensiblement radiale) et une partie inclinée dimensionnées pour coopérer (en engrènement) avec des parties droites et inclinées correspon- dantes des cannelures 18 La forme des dents et des cannelures permet une rotation unidirectionnelle qui n'est pas tributaire du frottement comme les ressorts connus décrits dans le brevet américain 4 109 990 au nom de Waldron et al. 1 Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est le suivant: L'élément de verrouillage 60 étant placé dans la cavité de verrouillage 45 et fixé à l'écrou 40 par la goupille 62, on peut alors positionner le manchon de désaccouplement sur l'écrou 40 par la bague de retenue pour constituer l'anneau d'accouplement 30. L'anneau de couplage 30 est alors positionné sur le corps du bouchon 12 et se trouve maintenu par la bague de retenue 38 Le corps du bouchon 12 est alors inséré dans le corps du réceptacle 22 et on fait tour- ner l'anneau de couplage dans le sens de l'accouplement Lé manchon d'accou- plement 50 tourne solidaire de l'anneau d'accouplement 30 du fait que l'ex- trémité de la came 54 se trouve appliquée contre la face extrême 47 b de l'écrou d'accouplement 40; la rotation provoquant le rapprochement des coquilles l'une vers l'autre et l'engagement des contacts En cas de petites forces de vibration et de manipulation normale, le ressort de compression 52 serait suffisant pour empêcher que la came du manchon ne tourne et/ou ne s'insère dans l'élément de verrouillage Pour des forces plus impor- tantes telles que celles appliquées par l'utilisateur, le manchon de dé- saccouplement peut être contraint de tourner dans le sens du désaccouple- ment et de mettre en contact la came 54 et l'élément de verrouillage 60 ô REVENDICATIONS 1 Ecrou de couplage ( 40) prévu pour un connecteur électrique ( 10) du type comportant une première coquille ( 12) munie de cannelures sur sa surface périphérique et enfermant au moins un contact électrique ( 13), ledit écrou de couplage étant monté en rotation sur ladite première coquille ( 12) et susceptible d'étre connecté à une seconde coquille ( 22) similaire à la première comportant un autre contact ( 23) susceptible de coopérer avec le premier contact, ledit écrou de couplage étant caractérisé en ce qu'il comporte un élément de verrouillage ( 60) réalisé en matériau rigide ayant une extrémité ( 60 a) fixée à l'écrou d'accouplement par une goupille ( 62) et une autre extrémité ( 60 b) comprenant une dent ( 68) de configuration telle qu'elle puisse s'insérer dans les cannelures ( 18), si l'on fait tour- ner l'écrou dans les sens de l'accouplement et qu'elle empêche la rotation de l'écrou s'il est sollicité dans le sens du désaccouplement; un élément ressort ( 66) qui sollicite normalement la dent ( 68) en insertion de ver- rouillage dans des cannelures successives ( 18); et des moyens ( 50, 54) pour libérer l'élément de verrouillage de sa position verrouillée. 2 Ecrou de couplage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de libération ( 50, 54) comprennent un manchon de désaeeou- plement ( 50) monté en rotation sur l'écrou et ayant une paroi intérieure radiale ( 51) appliquée contre les cannelures, une came ( 54) portée par le manchon ( 50) et ayant une extrémité libre ( 54 b) s'étendant vers la première coquille ( 12), ladite extrémité libre ( 54 b) étant susceptible de soulever l'élément de verrouillage ( 60) et de libérer la dent ( 68) de son insertion dans les cannelures et des moyens ( 52) pour s'opposer à la rotation dans le sens de désaccouplement de la came ( 54) vers l'élément de verrouillage ( 60). 3 Ecrou de couplage selon la revendication 2,caractérisé en ce que les moyens ( 52) s'opposant à la rotation comportent un premier siège de ressort ( 58) sur ledit manchon de désaccouplement; un deuxième siège ( 48) sur ledit écrou d'accouplement et un ressort de compression ( 52) ayant ses extrémités opposées ( 52 a, 52 b) placées pour être en butée contre les sièges de ressort respectifs. 4 Ecrou de couplage selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que ledit élément ressort ( 66) est fixé audit élément de verrouillage ( 60) et comprend une extrémité libre ( 66 b) qui est en butée sur le manchon de désaccouplement ( 50). 251 0822 Ecrou de couplage selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que l'élément de verrouillage ( 60) a la forme d'un arc et comprend une surface radiale externe ( 67) placée face 'à la paroi radiale interne ( 51) et l'élément ressort ( 66) est un arc cantilever allongé fixé par une extrémité ( 66 a) s'étendant à partir de sa fixation à l'élément de verrouillage et pouvant agir librement contre la paroi radiale interne ( 51) du manchon de désaccouplement ( 50).