Brevet FR2542456A1 — publié le 19840914

CONNECTEUR POUR FIBRES OPTIQUES. La présente invention concerne les connecteurs pour fibre, et plus particulierement les connecteurs permettant d'abouter au moins deux fibres optiques pour constituer un circuit de propagation de faisceaux lumineux sans discontinuité. On connaît déjà des connecteurs de deux fibres optiques qui comportent essentiellement deux canons creux dans lesquels sont disposés respectivement les deux fibres optiques de façon que l'extrémité de ces fibres soit sensiblement et même avantageusement coplanaires avec les faces d'extrémité des deux canons. Ces deux canons ont leur surface extérieure réalisée plus généralement sous forme cylindrique avec une très grande précision. Le connecteur comporte en plus une embase dans laquelle est disposé ou réalisé un manchon en creux définissant une cavité ouverte à ces deux ext ré- mités, la surface intérieure de cette cavité étant elle aussi réalisée avec une très grande précision et sa section est déterminée de façon à ce quelle soit complémentaire de la surface extérieure respectivement des deux canons. Ainsi, pour abouter deux fibres optiques l'une en regard de l'autre il suffit d'introduire les deux canons respectivement par les deux extrémités ouvertes de la cavité, et ainsi, si les tolérances mécaniques et la précision de l'usinage ont été respectées, les deux fibres optiques doivent avoir leurs extrémités en contact l'une sur l'autre et -leur centre optique parfaitement confondu. II existe en plus des moyens annexes pour maintenir l'un des canons par rapport à l'embase comprenant le manchon et d'autres moyens pour maintenir l'autre canon, un ensemble de système permet aussi de plaquer les deux extrémités des fibres en contact, cet ensemble de système comporte essentiellement des ressorts. d'application. On conçoit qu'un tel mode de réalisation de connecteurs peut donner entière satisfaction à la condition bien entendu que la précision mécanique, essentiellement des trois pièces principales en l'occurence les deux canons et le manchon, soit parfaite. Pour obtenir cette condition sur un connecteur, il nécessite un temps d'usinage non négligeable et surtout l'emploi de machines outils sophistiquées. La conséquence de cela est que malgré tout l'assemblage des deux fibres optiques n'est pas toujours parfait, èt malgré tout ces connecteurs sont toujours d'un prix de revient important. La présente invention a pour but de réaliser un connecteur pour fibre optique dans lequel les inconvénients mentionnés ci-dessus soient considérablement atténués, et de plus, qqui permette que les deux fibres s'autocentrent sans intervention particulière extérieure au connecteur qu'elle soit manuelle ou mécanique. Plus précisément, la présente invention a pour objet un connecteur pour réunir au moins deux fibres optiques bout à bout, chaque fibre étant maintenue respectivement dans deux canons disposés dans des moyens de soutien caractérisé par le fait que lesdits moyens de soutien comprennent au moins trois aiguilles situées respectivement à la périphérie des deux dits canons, des moyens élastiques pour appliquer au moins deux- forces sensiblement aux deux extrémités des dites aiguilles pour tendre à appliquer celles-ci sur la surface extérieure des deux dits canons, chacune des aiguilles prenant contact simultanément avec la surface extérieure des canons sur au moins une ligne determinée. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaî- tront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif, mais nullement limitatif dans lesquelles - les figures 1 et 2 représentent surtout deux plans perpendiculaires et un mode de réalisation schématiquement représenté d'un connecteur selon l'invention, et - les figures 3 et 4 deux vues en coupes respectivement longitudinale et transversale d'un mode de réalisation concret d'un connec teur selon l'invention conforme à celui illustré sur les figures I et 2. Plus particulièrement, les figures I et 2 représentent le connecteur sous forme très schématique afin de bien faire comprendre l'insertion. Celles-ci représentent suivant deux coupes perpendiculaires, transversale et longitudinale un mode de réalisation du connecteur. Ce connecteur comprend au moins deux canons 1, 2, dans lesquels sont disposés sensiblement au centre d'une cavité 3, respectivement deux fibres 4, 5. Ces fibres sont disposées au centre de la cavité 3 de façon connus, par exemple au moyen d'une résine synthétique de telle façon que leurs faces d'extrémité soient contenues dans le plan d'extrémité 6,? respectivement des deux canons 1, 2.Ces faces 6 et 7 sont destinées à venir au contact l'une de l'autre dans le but d'abouter respectivement les deux fibres 4, 5, pour les maintenir sur un même axe optique 8.Pour abouter ces deux canons 1, 2 et réaliser le connecteur ayant le but mentionné ci-dessus, celui-ci comporte au moins trois aiguilles 9, 10, 11, disposées sensiblement au sommet d'un triangle aigu et avantageusement un triangle équilatéral. Ces aiguilles sont disposées dans des logements ou en coopération avec des logements respectivement 12, 13, 14, de façon que celles-ci aient au moins un degré de liberté en translation suivant un plan passant par les centres des deux canons 1 et 2, et, avantageusement, que ces plans contiennent les deux axes de ces canons qui sont avantageusement de forme cylindriques. Ces axes sont donc en fait les axes optiques de propagation des deux fibres optiques 4,5. Ces aiguilles 9, 10, 11, disposées respectivement dans les logements 12, 13, 14, coopèrent contre la surface extérieure 15 et 16 respectivement des deux canons 1.2.Ces aiguilles sont maintenues plaquées contre la surface extérieure de ces canons par des moyens élastiques respect i- vement 17, 18 et 19 constitué par exemple comme schématiquemerlt illustré sur la figure 1 par des ressorts prenant appui sur un corps d'embase évoqué en 20. Cependant, dans un mode avantageux de réalisation ces forces élastiques peuvent être exercées comme représenté sur la figure 2 par un joint réalisé en un matéridti présentant urne élasticité. Ces joints sont en plus de forme annulaire Ierr,.e. et entourent I'enseriiblt. des trois aiguilles 9, 10, 11. ne plus. pour que ces aiguilles coopérent respectivement avec les surfaces exttrieure I 5. 16. des deux canons 1, 2, suivant au moins un point sur t-slacun des canons, situé respect i vement sur une ligne solide, en l'occurrence les points 21. 22, et les points 23, 24, pour les joints situés sur une nnénr.e aiguille. Ces moyens élastiques exercent leur force sensiblement aux deux extrémités des aiguilles. Pour ce diode illustré sur la figure 2 les moyens élastiques sont constitués par deux joints annulaires élastiques 26 et 27. Comme représenté très schématiquement sur les figures I et 2. la forme des aiguilles qui doivent coopérer avec ies surfaces extérieures des canons, sera déterminée de façon qu'elle ait au moins une génératrice rectiligne ou sensiblement rectiligne continue dans un plan passant par l'axe des canons; mais avantageusement pour obtenir toujours cette condition, les aiguilles seront cylindriques de révolution. Le dispositif, tel que représenté sur les figures I et 2, constitué par un connecteur de deux fibres optiques, présente du fait de sa configuration un certain nombre d'avantages qui sont : même si les canons n'ont pas les mêmes diamètres ex2érieurs9 ils s'autocentrent eux-mêmes du fait de la répartition des forces exercées sur les aiguilles qui donnent une composante nulle au centre des points de contact des aiguilles sur les surfaces des canons. Ceci est bien entendu vrai, plus spécifiquement quand les surfaces extérieure res 15, 16, des canons 1, 2 sont de forme cylindrique de révolution. La figure 2 met en exergue cet avantage avec pour bien le faire ressortir une différence des diamètres des canons, différence qui a été exagérée sciemment; deuxièmement, du fait que les deux canons sont reliés à une embase 20 à travers des moyens élastiques et que ces liaisons élastiques solidarisent les deux canons ensemble (fig. 2) une traction exercée par exemple sur les câbles d'amenées de ces fibres optiques ou connecteur, n'entraîne pas de déformations au niveau de l'aboutement des deux canons, puisque ceux-ci sont montés flottant sur des moyens élastiques par l'intermédiaire des aiguilles qui restent en concours solidaires de ces deux canons. Donc un déplacement imposé à l'un est transmis intégralement à l'autre, et les deux canons 1, 2, restent parfaitement plaqués par leurs faces 6, 7 l'un contre l'autre et tous les deux alignés sur le même axe optique 8. Les fibres optiques restent elles aussi parfaitement aboutées sur un même centre optique. Le connecteur qui a été illustré schématiquement sur les figures 1 et 2 est représenté par un mode de réalisation réel suivant sur les deux figures 3 et 4, donnant respectivement une coupe longitudinale (III - III sur la figure 4) et une coupe transversale (IV-IV sur la figure 3.) Le connecteur illustré sur les figures 3 et , reprenant le principe de l'invention comme illustrée comprend un corps d'embase 40 de structure symétrique par rapport à une paroi médiane 41. Ce corps d'embase est percé de part en part par un orifice 42 qui comporte de ce fait deux ouvertures 43 et 44 situees sur un axe de symétrique 45. Cette paroi médiane 41 pénétre à l'intérieur de cet orifice 42 pour former deux surfaces d'appui biseautées 46, 47 symétriques par rapport à un plan 48 perpendiculaire à l'axe 45 et- passant par la paroi médiane 41. A l'intérieur de cette cavité 42 sont disposés deux presse-joints 49 et 50 comportant sur leurs extrémités respectives 51 et 52 en regard de la partie plongeante 53 de la paroi médiane 41 à l'intérieur de la cavité 42 des surfaces complémentaires biseautées respectivement 54 et 55 pour être respectivement en regard des surfaces 46, 47 mentionnées précédemment. Entre ces deux couples de surfaces biseautées 54, 46 et 95, 47 sont disposés respectivement deux joints annulaires 6Q et 61 centrés sur l'axe 45.Les faces 62 et 63 respectivement des deux presse-joints 49 et 50, qui sont tournés vers les orifices de sortie 432 44 de la cavité 42, comportent respectivement deux ouvertures 63, 64 pour permettre le passage comme il sera explicité ci-après, de deux canons 65, 66 terminant deux embouts 67, 68 de deux fibres optiques 69, 70. A l'intérieur du logement défini d'une part par les deux presse-joints 49, 50 et la partie plongeante 53 de la paroi médiane 41, est disposeé une cage 170 entourant les deux canons 65 et 66.Cette cage 170 comporte avantageusement deux flasques d'extrémité 71 et 72 maintenues en position l'une par rapport à l'autre,par un jeu, avantageusement,des trois entretoises 73 , 74 , 75 disposees sensiblement aux sommets d'un triangle équilatéral. De plus, la cage 170 comporte trois rouleaux 76, 77, 78 situés respectivement entre les entretoises 73, 74, 75 de façon symétrique et avantageusement aux sommets d'un triangle équilatéral. En conformité avec les caractéristiques structurelles qui ont été mentionnées, en regard de la figure 1 par référence aux aiguilles 9, 10, 11 : ces rouleaux 76, 77 et 78 sont montés sur des axes comme l'axe 80 apparaissant sur la figure 3 de façon à ce qu'ils coopèrent avec des encoches oblongues 21, 82 aux deux extrémités de chaque rouleau réalisées dans les deux flasques 71, 72.La direction longitudinale de ces paliers oblongs sont radiaux de façon que d'une part les rouleaux puissent pivoter autour de leurs axes et d'autre part que ceux-ci puissent se déplacer radialement suivant les médiatrices du triangle équilatéral mentionné ci-dessus, pour répondre à la caractéristique structurelle essentiellement illustrée de façon schématique sur la figure 1 De plus entre les deux extrémités 62, 63 des presse-joints 49, 50 et les deux flasques 71 et 72 de la cage 170, est disposé un deuxième jeu de deux joints 90, 91. Ces deux joints 90, 91 étant d'un diamètre légèrement supérieur à ceux des deux canons 65, 66.Enfin les deux presse-joints 49, 50 peuvent coulisser avântageusement sans jeu, à l'intérieur de la cavité 42, mais leur débattement à l'extrémité vers l'extérieur est limité par deux clips 92, 93 situés très près des orifices de sortie 43, 44. Les deux embouts 67, 68 mentionnés précédemment sont avantageusement identiques et comportent chacun une terminaison 100, 101 emprisonnant l'extrémité 102, 103 de la gaine de support des deux fibres optiques 69, 70. Cette terminaison 100 comporte à son autre extrémité une autre ouverture 104, 105 à travers laquelle débouchent les canons 65, 66, chaque canon pouvant coulisser à l'intérieur 106, 107 de chaque terminaison en glissant dans les orifices 104, 105. Ce coulissement est limité par les épaulements 106, 107. Chaque embout comprend en plus, des ressorts 108, 109 pris entre les deux extrémités 102, 103 des gaines des fibres optiques 69, 70 et des épaulements 106,107 solidaires des canons. Les terminaisons 100, 101 peuvent comporter vers l'extérieur les épaulements 110, 111 pour venir buter contre les bords des orifices de sortie 43,- 44 de la cavité 42.L'accouplement et la continuité de la transmission des informations lumineuses entre les deux fibres optiques 69, 70 avec un tel connecteur sont obtenus de la façon suivantc : dans le corps d'embase 40 comportant la cage 70 et les deux presse-joints 49, 50 sont introduites les deux extrémités des canons 65, 66 pour qu'ils viennent au contact l'un de l'autre suivant sensiblement le plan 48 défini précédemment, les deux épaulements 106, 107 étant plaqués contre l'extrémité des deux terminaisons. Dans cette première position les rouleaux 76, 77, 78 appuient légèrement sur les surfaces de contact extérieures latérales des deux canons 65, 66 (comme expliqué sur la figure 2).Suivant un moyen comme un écrou non représenté, on rapproche les deux terminaisons 100, 101 du corps d'embase de façon à ce que ses extrémités d'où émergent les deux canons 65, 66, puissent venir au contact des deux surfaces 62, 63 des presse-joints 49, 50. Ces écrous prennent leur référence sur la surface extérieure du corps d'embase 40. En continuant la translation des terminaisons 100, 101 l'une vers l'autre par l'intermédiaire des écrous, ceux-ci poussent l'un vers l'autre ces deux presse-joints en comprimant de ce fait simultanément d'une part le premier jeu de joints annulaires 60, 61, et, d'autre part le deuxième jeu de joint 90, 91. Du fait des deux jeux de surfaces biseautées 54, 46 et 55, 47, les deux joints 60 et 61 sont comprimés contre les trois rouleaux pour tendre à les maintenir plaqués élastiquement comme expliqué précédemment en regard des figures 1 et 2, ce qui permet donc de maintenir parfaitement aboutés et solidaires entre eux les deux canons 65, 66. Les deux autres jeux de joints 90, 91 permettant de plus de maintenir la cage 79 par rapport au corps d'embase par l'intermédiaire des deux presse-joints tout en maintenant une certaine liberté de débattement de cette cage 170 si par hasard l'un ou les deux canons 65, 66 étaient soumis à des déplacements parasites sans que leur accouplement en ait à souffir, cet avantage ayant été expliqué ci-avant. Bien entendu lorsque les deux canons 65, 66 ont été parfaitement aboutés initialement et que les deux terminaisons 100 et 101 se translatent l'une vers l'autre le déplacement relatif, de ces deux canons 65, 66 par rapport respectivement aux deux terminaisons 100, 10i est absorbé par les deux ressorts 108, 109 qui permettent de plus de maintenir ces deux canons 65, 66 plaqués l'un sur l'autre sensiblement suivant le plan 48. Avec un tel connecteur on obtient donc une parfaite sécurité d'aboutement des deux fibres optiques 69, 70 tout en sécurisant celui-ci même quand les câbles optiques sont soumis à des manipulations intempestives. De plus du fait des joints, ce connecteur procure une protection contre l'introduction de poussière ou analogue à I' inté- rieur du corps d'embase qui pourrait nuire à la bonne continuité de la transmission de faisceaux lumineux parcourant ces fibres optiques. REVENDICATIONS 1) Connecteur pour réunir au moins deux fibres optiques (4, 5, 69, 70) bout à bout, chaque fibre étant maintenue respectivement dans deux canons (1, 2) disposés dans des moyens de soutien caractérisé par le fait que les dits moyens comprennent au moins trois aiguilles ( 9,10,11 - 76, 77, 78) situées respectivement à la périphérie des deux dits canons j des moyens élastiques (17, 18, 19, 60, 61) pour appliquer au moins deux forces sensiblement aux deux extrémités des dites aiguilles pour tendre à appliquer celles-ci sur la surface extérieure des deux dits canons, chacune des aiguilles prenant contact simultanément avec la surface extérieure des canons sur au moins une ligne déterminée. 2) Connecteur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les dits moyens élastiques sont conformés en forme d'anneaux (60, 61) réalisés en un matériau élastique. 3) Connecteur selon l'une des revendications précédentes, carac térisé par le fait que les dites aiguilles sont maintenues dans une cage (170) entourant les deux dits canons. 4) Connecteur selon la revendication3 caractérisé par le fait que ladite cage est constituée par deux flasques (71, 72) maintenues à distance l'une de l'autre par des entretoises (73, 74, 75). 5) Connecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les dites aiguilles sont constituées par des cylindrés (76, 77, 78) de forme de révolution montés sur un axe (80) de rotation les deux extrémités de chaque axe coopérant avec respectivement un palier, les paliers (81, 82) étant réalisés dans les dites flasques, ces dits paliers ayant une forme longitudi nale radiale permettant un degré de déplacement dudit axe du cylindre radialement. 6) Connecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un corps d'embase (40) situé autour des moyens de maintien, ledit corps d'embase comportant une percée (42) de part en part, une paroi médiane (53) à l'intérieur de ladite percée, cette dite paroi médiane étant réalisée de façon à être entre les deux dits moyens élastiques appliquant des forces aux deux extrémités des deux dites aiguilles. 7) Connecteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comporte deux presse-joints (49, 50) situés autour respect i- vement des deux dits canons, et respectivement de pleut d'autre des deux dits moyens élastiques. 8) Connecteur selon les revendications 2 et 7, caractérisé par le fait que au moins une des deux extrémités dudit presse-joint et de ladite paroi médiane plongeante a une face biseautée (46, 51 - 47 - 55) de façon que lorsque ledit anneau est appliqué contre ladite face, ce dit anneau soit comprimé et se déforme radialement vers son centre. 9) Connecteur selon la revendiztion,7, caractérisé par le fait que au moins un des deux dits presse-joints comporte une partie rentrante (62, 63) vers le dit canon qu'il entoure, un joint (90, 91) étant disposé entre la dite partie rentrante et la dite flasque de ladite cage qui fait face à la dite partie rentrante.