Brevet FR2593970A1 — publié le 19870807

La présente invention a pour objet un connecteur électrique étanche à accouplement télescopique. On connaît des connecteurs électriques de ce type à contacts multiples qui comprennent en général deux boîtiers de connecteur cylindrique, des moyens d'indexation angulaire relative des deux boîtiers et des moyens d'accouplement assurant la fiabilité mécanique et l'étanchéité de l'accouplement. Ces connecteurs nécessitent tous, lors de l'accouplement une intervention manuelle complexe permettant par rotation de l'un des boîtiers par rapport à l'autre d'indexer les deux parties angulaires puis de verrouiller l'accouplement par des moyens d'accouplement du type à bayonnette, coupleurs à friction ou écrous filetés. La conception de ces connecteurs ne permet pas leur utilisation pour le raccordement électrique de deux ensembles, ou unités, sur lesquels les boîtiers seraient préalablement montés, et qui ne peuvent se déplacer qu'axialement l'une par rapport à l'autre, ce qui est par exemple le cas d'un ensemble tiroir-armoire communément appelé "rack". La présente invention a pour but de proposer un connecteur électrique permettant l'assemblage télescopique des deux boîtiers sans intervention manuelle particulière et ceci compte-tenu des tolérances de fabrication et de montage des divers composants. Dans ce but, l'invention propose un connecteur électrique caractérisé en ce qu'il comprend - un premier boîtier de connecteur comportant un corps principal fixé sur un premier des deux ensembles, par rapport auquel il est immobilisé, qui se prolonge par une virole d'orientation en saillie vers l'avant munie à sa périphérie d'un pion fixe d'orientation angulaire ;; - un second boîtier de connecteur comportant un corps principal muni d'un fourreau d'orientation angulaire comportant une fente axiale dans laquelle pénètre ledit pion d'orientation angulaire lors de l'accoupLlement télescopique des deux boîtiers de connecteur électrique, l'entrée de ladite fente d'orientation comportant un profil évasé d'orientation angulaire avec lequel coopère ledit pion d'orientation lors de son engagement dans ladite fente - une douille de montage dudit second boîtier de connecteur sur le second desdits deux ensembles, par rapport à laquelle le corps principal du second boîtier peut se déplacer axialement, transversalement et angulairement lors de l'accouplement télescopique des deux boîtiers de connecteur, ladite douille étant fixée et immobilisée sur ledit second ensemble ; et - des moyens de maintien du corps principal du second boîtier dans ladite douille de montage qui limitent lesdits déplacements axiaux et angulaires. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de maintien comportent une bague de retenue, fixée sur la partie arrière du corps principal du second boîtier de connecteur, qui possède une patte axiale de débattement qui s'étend vers l'avant et qui pénètre à l'intérieur d'un logement, formé dans la face arrière de ladite douille de montage, contre les bords duquel elle est susceptible de venir en butée pour limiter lesdits déplacements angulaires. La face avant de la bague de retenue prend appui sur une portion de la face arrière de la douille de montage pour limiter les déplacements axiaux vers l'avant du corps principal du second bottier par rapport à la douille de montage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî- tront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective éclatée de l'ensemble des composants principaux constitutifs des deux boîtiers de connecteur électrique selon la présente invention ; - la figure 2 une vue en coupe axiale partielle d'un connecteur électrique selon la présente, les deux boîtiers de connecteurs étant en position emboîtée l'un dans l'autre ; - la figure 3 est une vue arrière simplifiée suivant la flèche F de la figure 2 ; et - les figures 4 et 5 sont des vues agrandies de certains détails de réalisation du connecteur électrique. On a représenté aux figures 1 et 2 un connecteur électrique constitué de deux boîtiers de connecteur 10 et 12.. Le premier boîtier de connecteur 10 est fixé sur une paroi 14 d'un premier ensemble et le second boîtier de connecteur 12 est fixé sur une paroi parallèle d'un second ensemble. Les deux ensembles (non représentés dans leur totalité) dont on désire assurer le raccordement électrique ne peuvent se déplacer qu'axiale lement par rapport à l'autre, c'est-à-dire dans une direction parallèle à l'axe longitudinal du connecteur et donc perpendiculairement aux parois 14 et 16. Ces deux ensembles sont par exemple constitués par les deux parties d'un ensemble tiroir-armoire dans lequel une des deux parties est guidée latéralement dans l'autre partie. Le premier boîtier de connecteur 10 est ici constitué par une prise mâle comportant un corps principal 18 à l'intérieur duquel sont agencés une pluralité de contacts électriques males 20 montés dans un corps isolant 22. Chaque contact électrique mâle se termine par une extrémité arrière 24 prévue pour être reliée à un fil conducteur dont on désire assurer le raccordement électrique. Le corps principal 18 du premier boîtier de connecteur 10 est fileté extérieurement afin de permettre sa fixation sur la paroi 14. Le corps principal 18 est monté dans un trou 26 de la paroi sur laquelle il prend appui par une collerette radiale d'appui 25. La fixation du corps principal 18 est assuré à l'aide d'un écrou 28 qui coopère avec le filetage externe 30 pour serrer la paroi 14. Le corps 18 est indexé angulairement et immobilisé en rotation par un méplat (non représenté), formé sur la paroi cylindrique externe du corps 18, qui coopère avec un méplat correspondant du trou 26. Pour des raisons de clarté du dessin, l'écrou 28 et la portion de paroi 14 n'ont pas été représentés à la figure 1. Le corps principal 18 se prolonge vers l'avant (vers la gauche en considérant les figures) par une virole d'orientation 30 30 faisant saillie à partir du corps principal 18. La virole d'orientation angulaire 30 est munie à sa périphérie de trois pions fixes d'orientation angulaire 32 répartis à 1200 l'un de l'autre et disposés à proximité du bord libre d'extrémité 34 de la virole d'osientation. Des rainures axiales d'indexation 36 sont formées sur la paroi interne 38 du corps principal 18. Le corps principal 18 comporte également une garniture d'étant chéité souple 40 située au fond de la cavité définie par la paroi interne 38 de la virole d'orientation 30. Le second boîtier de connecteur 12 est constitué par une fiche femelle comportant un corps principal cylindrique creux 42 à lçintérieur duquel sont agencés une pluralité de contacts électriques femelles 449 mon- tés dans un corps isolant 46, dans lesquels pénètrent les contacts electri- ques males 20 lorsque les deux boîtiers de connecteur 10 et 12 sont emboîtés l'un dans l'autre dans la position représentée à la figure 2. Chaque contact électrique femelle 44 se termine par une extrémité arrière 48 prévue pour être reliée à un fil conducteur. Le corps principal 42 est muni d'un fourreau d'orientation angulaire 50. Le fourreau d'orientation angulaire 50 est emmanché à force sur le corps principal, ou y est fixé par tout autre moyen, de façon que les deux composants assemblés ne forment qu'une pièce fonctionnelle unique. La position axiale du fourreau 50 par rapport au corps principal 42 est défini par sa collerette radiale interne 52 qui est en appui contre la face latérale gauche 54 de l'épaulement radial externe 56 du corps principal 42. Lors de son montage, le fourreau 50 est également indexé angulairement par rapport au corps principal 42. Le fourreau d'orientation 50 est muni de trois fentes axiales d'orientation angulaire 58 réparties à 1200. Les fentes 58 sont représentées débouchantes, mais pourraient être réalisées borgnes afin de rigidifier le manchon 50. A la figure 2, la demi vue supérieure en coupe axiale et la demi vue inférieure externe sont décalées angulairement de façon que le plan de coupe passe par l'une des fentes axiales 58 et de façon à permettre une représentation partielle en vue de dessus d'une autre fente d'orientation 58. Les pions dlorientation angulaire 32 pénètrent dans les fentes axiales d'orientation 58 lors de l'accouplement télescopique des deux boîtiers de connecteur électrique comme il sera expliqué plus loin. Afin de faciliter l'engagement d'ùn pion d'orientation 32, dans le cas où les deux corps principaux 18 et 42 sont décalés angulairement l'un par rapport à l'autre, 11 entrée de chaque fente d'orientation 58 comporte un profil évasé d'orientation 60 agissant comme un profil de came pour provoquer la rotation du corps principal 42 du second boîtier de connecteur jusqu'à ce que le pion en vis-à-vis 32 soit en alignement avec la rainure 58 et puisse y pénétrer. Le corps principal 42 du second boîtier de connecteur 12 est muni d'un prolongement cylindrique 62 faisant saillie vers l'avant (vers la droite en considérant les figures) à l'intérieur du fourreau d'orientation 50 et coaxialement à ce dernier. A proximité de son bord d'extrémité avant 64, le prolongement cylindrique 62 est muni à sa périphérie de clavettes d'indexation 66. Les clavettes d'indexation 66 ont un profil et une répartition correspondant à ceux des rainures d'indexation 36 de la virole d'orientation 30. Les clavettes 66 coopèrent avec les rainures 36 lors de l'accouplement des deux boîtiers de connecteur de façon à ne permettre l'emboîtement télescopique de ceux-ci que dans une position angulaire relative déterminée et à garantir ainsi l'alignement axial des contacts électriques mâles et femelles correspondants. Le prolongement cylindrique 62 est muni à sa périphérie d'une bague élastique métallique 68 immobilisée axialement dans une gorge 70 qui assure la continuité électrique de masse entre les deux corps principaux 18 et 42 lorsque les deux boîtiers sont accouplés. Afin de pouvoir rattraper des défauts d'alignement et d'orientation angulaire lors de son accouplement avec le boîtier de connecteur 10, le corps principal 42 du second boîtier de connecteur est monté sur la paroi 16 à l'aide d'une douille de montage 76 par rapport à laquelle le corps principal 42 peut se déplacer axialement, transversalement (c'est-à-dire parallèlement au plan de la paroi 16) et angulairement. La douille de montage 76 est filetée extérieurerent afin de permettre sa fixation sur la paroi 16. La douille est essentiellement constituée par une collerette d'appui 74 qui prend appui sur une face de la paroi 16 et qui se prolonge par un manchon cylindrique creux 72 qui pénètre dans un trou 78 de la paroi 16 et à la périphérie duquel est formé le filetage 80 en permettant la fixation au moyen d'un écrou de serrage cranté 82. La douille de montage 76 est également indexée angulairement et immobilisée en rotation par un méplat (non représenté), formé sur la paroi cylindrique externe du manchon 76, qui coopère avec un méplat correspondant du trou 78. Le manchon cylindrique creux 76 comporte un épaulement radial interne 84 dont le diamètre interne D1 est supérieur au diamètre externe D2 de la portion en vis-à-vis du corps principal 42 du second boîtier de connecteur 12. Le corps principal 42 peut ainsi coulisser axialement dans l'alésage interne de diamètre D1 et ceci avec un jeu radial D1 - D2 qui per 2 met également des déplacements transversaux du corps principal 42 par rap- port à la douille 76 afin de rattraper des défauts d'alignement des deux boîtiers de connecteur 10 et 12 lors de leur accouplement télescopique. Le connecteur électrique comporte un élément métallique conducteur déformable 86 disposé entre la paroi interne de la douille 76 et la paroi externe du corps principal 42 du second boîtier de connecteur entre lesquels il assure une continuité électrique de masse tout en permettant tous les déplacements relatifs de ces deux composants. En position non accouplée, l'élément 86 assure également une fonction de recentrage transversal du corps principal 42 dans la douille 76. Le connecteur électrique comporte également des moyens de maintien du corps principal 42 du second boîtier 12 dans la douille de montage 76 qui ont pour but de limiter les déplacements relatifs axiaux, et angulaires, de ces deux composants. Les moyens de maintien sont constitués par une bague de retenue et de débattement 88. Pour faciliter la compréhension de sa description et de son fonctionnement, la bague de retenue 88 est représentée de manière simplifiée à la figure 1, le dessin exact de cette pièce étant celui représenté aux figures 3 et 4. De même, à la figure 1, la partie arrière de la douille de montage 76 est représentée coupée par un plan passant par la ligne 1-1 de la figure 4. La bague de retenue 88 est fixée sur la partie arrière du corps principal 42 dans une gorge 90 de ce dernier dans laquelle elle est maintenue par un anneau élastique, ou circlips 92. La bague de retenue et de débatttement 88 est indexée angulairement et immobilisée en rotation par rapport au corps principal 42. A cet effet, la bague 88 possède une patte radiale d'indexation 94 qui coopère avec une rainure axiale correspondante 96 formée dans le corps principal 42. La bague de retenue et de débattement 88 possède quatre pattes axiales repliées de débattement angulaire 98 réparties à 900. Chacune des pattes axiales 98 s'étend vers l'avant (vers la droite en considérant les figures) et pénètre dans un logement 100 formé dans la face arrière interne 102 de la douille de montage 76. La douille comporte à cet effet quatre logements 100 réparties 900. En se reportant à la figure 3, sur laquelle le circlips 92 n'a pas été représenté, on constate que la bague 88 peut occuper diverses positions angulaires par rapport à la douille de montage 76. Les positions angulaires limites dans l'un et l'autre sens de rotation sont déterminées par les bords latéraux 104 et 106 de chaque logement 100 contre lesquels est susceptibles de venir en butée la patte 98. Le dimensionnement du logement 100 et notamment la distance séparant les bords 104 et 106 est fonction du décalage angulaire maximum admissible entre les deux boîtiers de connecteur, décalage dû aux tolérances de fabrication et de montage, que l'on désire rattraper automatiquement lors de l'accouplement télescopique. Cet angle de débattement correspond également à l'angle d'ouverture du profil d'entrée évasé 60 des rainures d'orientation 58. Comme on peut le constater également sur les figures 3 et 4, la hauteur du bord supérieur 108 de chaque logement est dimensionnée de façon à permettre les débattements transversaux du corps principal 42 par rapport à la douille 76 permis par le jeu radial Di 1 D2 Le corps principal 42 et donc le boîtier de connecteur 12 peut également se déplacer axialement par rapport à la douille de montage 72. Les déplacements axiaux vers l'avant du corps principal 42 sont limités par la face latérale avant 110 de la bague de retenue 88 qui prend appui sur une portion de la face arrière interne 102 de la douille 76. La face avant 110 de la bague de retenue 88 est sollicitée en appui sur la face arrière 102 par un ressort de rappel axial précontraint 112 disposé entre la douille 76 et le-corps principal 42. Le ressort 112 est une rondelle élastique ondulée montée dans une gorge 114 du corps principal 42 qui prend appui sur la face latérale avant 116 de la douille 72. Le ressort 112 pourrait également, dans une variante, être disposé entre la bague 76 et le corps principal 42 et prendre appui vers la droite sur la face latérale 51 du manchon 50. L'étanchéité de l'ensemble du connecteur électrique est complétée d'une part par trois joints toriques non représentés, disposés dans des rainures circulaires 118, 120 et 122 formées respectivement dans les collerettes 74, 52 et 25. L'étanchéité est de plus assurée par un joint d'étanchéité élastique de forme tubulaire 124. Le joint 124 est monté par déformation élastique sur la douille 76 et sur le manchon d'orientation 50. Le joint 124 est suffisamment souple pour permettre tous les déplacements relatifs entre le corps principal 42 et la douille 72 tout en assurant l'étanchéité entre ces composants. On remarquera que le manchon possède un profil comportant deux cônes facilitant le montage du joint. Un montage par collage est également possible. Comme l'élément 86, le joint 124 participe également au recentrage du corps principal 42. L' accouplement des deux boîtiers de connecteurs, préalablement montés sur leurs parois respectives,steffectue de la manière suivante - l'opérateur déplace un ensemble vers l'autre, c'est-à-dire qutil rapproche les parois 14 et 16 l'une vers l'autre ; - le bord libre d'extrémité 34 de la virole d'orientation 30 vient alors en contact avec la face d'extrémité 33 du manchon d'orientation 50.Comme on peut le constater à la figure 5, cette face d'entrée 33 possède un profil conique qui coopère avec le bord libre arrondi 34 pour provoquer un recentrage automatique du second boîtier de connecteur 12 par rapport au premier boîtier de connecteur 10 le corps principal 42 se déplaçant alors transversalement dans la douille de pontage 76 ;; - les pions d'orientation angulaire viennent ensuite en contact avec les profils d'entrée 60 qui agissent comme des profils de came pour provoquer automatiquement l'alignement angulaire des deux boîtiers de connecteur, grâce aux déplacements angulaires limités du corps principal 42 dans la douille de montage 76 - les deux boîtiers de -connecteur étant alignés transversalement et angulairement, l'accouplement télescopique se poursuit par la pénétration des clavettes d'indexation 66 dans les rainures d'indexation 36 puis par la pénétration des contacts mâles 24 dans les contacts électriques femelles 44 - l'opération se poursuit jusqu'a l'accouplement complet des deux boîtiers ; et - en fin de course, le corps principal 42 peut se déplacer axialement vers l'arrière d'une course x afin de rattraper les tolérances axiales de fabrication et de montage des divers composants.Le ressort de rappel 112 permet ce recul et assure que la garniture d'étanchéité 40, dont l'épaisseur est choisie de manière appropriée, soit toujours légèrement comprimée par le bord libre 64 du prolongement cylindrique 62. On a ainsi réalisé l'accouplement télescopique du connecteur électrique "en aveugle", c'est-à-dire sans aucune intervention manuelle spécifique d'alignement et/ou d'orientation. Le connecteur qui vient d'être décrit permet d'utiliser des pièces standard de connecteurs connus de l'état de la technique, par exemple, le premier boîtier de connecteur 10 ou le corps principal 42,sur lesquels on peut apporter de légères modifications par de simples reprises d'usinage. Les encombrements sont également conservés ce qui permet son montage en lieu et place de connecteurs classiques à montage par action manuelle. Seul le montage de la douille nécessite une ouverture plus grande dans la paroi correspondante. Les moyens de fixation décrit; constitués par les écrous 28 et 82 ne sont pas limitatifs et peuvent être remplacés par tous moyens connus tels qu, par exemple, des vis de fixation sur les parois 14 et 16. De même, de simples inversions concernant notamment.l'emplace- ment des collerettes 25 et 74 permettent d'effectuer le montage des corps par l'avant au lieu du montage dit "par l'arrière'représenté aux figures. Le manchon 50 pourrait également coulisser axialement sur le corps principal 42 afin de permettre un recentrage transversal bien avant que les pions 32 pénètrent dans les fentes 58 sans augmenter sa longueur totale. Dans le cas où le fourreau est fixe, on peut également supprimer sa portion radiale 52, tout en prévoyant des moyens de mise en place permettant son indexation angulaire et son positionnement axial corrects, afin de limiter l'encombrement axial de l'ensemble du second boîtier de connecteur électrique. REVENDICATIONS 1. Connecteur électrique pour le raccordement télescopique de deux ensembles (14, 16) se déplaçant axialement l'un par rapport à l'autre constitué de deux boîtiers de connecteur (10, 12) montés chacun respectivement sur l'un des deux ensembles, caractérisé en ce qu'il comprend - un premier boîtier de connecteur (10) comportant un corps principal (18) fixé sur un premier (14) des deux ensembles, par rapport auquel il est immobilisé, qui se prolonge par une virole d'orientation (30) en saillie vers l'avant munie à sa périphérie d'un pion fixe d'orientation angulaire (32) - un second boîtier de connecteur (12) comportant un corps principal (42) muni d'un fourreau d'orientation angulaire (50) comportant une fente axiale (58 > dans laquelle pénètre ledit pion d'orientation angulaire (32) lors de l'accouplement télescopique des deux boîtiers de connecteur électrique, l'entrée de ladite fente d'orientation comportant un profil évasé (60) d'orientation angulaire avec lequel coopère ledit pion d'orientation (32) lors de son engagement dans ladite fente ;; - une douille de montage (76) dudit second boîtier de connecteur sur le second desdits deux ensembles, par rapport à laquelle le corps principal (42) du second boîtier (12) peut se déplacer axialement, transversalement et angulairement lors de l'accouplement télescopique des deux boîtiers de connecteur, ladite douille étant fixée et immobilisée sur ledit second ensemble (16) ; et - des moyens de maintien (88) du corps principal du second boîtier dans ladite douille de montage qui limitent lesdits déplacements axiaux et angulaires. 2. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite douille de montage (76) comporte un alésage interne (84), dans lequel le corps principal cylindrique (42) du second boîtier de connecteur est monté coulissant et avec jeu radial. 3. Connecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de maintien comportent une bague de retenue (88), fixée sur la partie arrière du corps principal du second boîtier de connecteur, qui possède une patte axiale (98) de débattement qui s'étend vers l'avant et qui pénètre à l'intérieur d'un logement (100),formé dans la face arrière (102) de ladite douille de montage, contre les bords (104, 106) duquel elle est susceptible de venir en butée pour limiter lesdits déplacements angulaires. 4. Connecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la face avant (110) de ladite bague de retenue prend appui sur une portion de la face arrière (102) de la douille de montage pour limiter les déplacements axiaux vers l'avant du corps principal du second boîtier par rapport à la douille de montage. 5. Connecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un ressort de rappel axial (112) disposé entre le corps principal du second boîtier (12) et la douille de montage (76) de façon à solliciter la face avant (110) de ladite bague de retenue (88) en appui sur la face arrière de la douille de montage. 6. Connecteur selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ladite bague est montée dans une gorge (90) du corps principal du second boîtier à l'aide d'un anneau élastique (92) et en ce qu'elle comporte une patte radiale (94) dépassant radialement vers l'intérieur qui coopère avec une rainure axiale (96) correspondante du corps principal pour indexer angulairement et immobiliser en rotation ladite bague (88) par rapport au second boîtier de connecteur (12). 7. Connecteur selon ltune quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que ladite bague de retenue et de débattement possède plusieurs pattes axiales de débattement régulièrement réparties qui coopèrent avec plusieurs logements correspondants formés dans la face arrière de la douille de montage. 8. Connecteur selon l'une quelconque des revendications i à 7, caractérisé en ce que ladite virole d'orientation est munie de trois pions fixes d'orientation répartis angulairement à 120t qui coopèrent avec trois fentes axiales correspondantes du fourreau d'orientation. 9. Connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le corps principal du second boîtier de connecteur est muni dtun prolongement cylindrique (62), s'étendant vers l'avant à l'intérieur du fourreau d'orientation (50) et coaxialement à ce dernier, la périphérie dudit prolongement cylindrique étant munie de clavettes axiales d'indexation (66) qui coopèrent avec des rainures axiales d'indexer tion correspondantes (36) formées sur la paroi interne (38) de ladite virole d'orientation lors de l'emboîtement télescopique dudit prolongement (62) à l'intérieur de ladite virole d'orientation (30). 10. Connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un élément conducteur déformable (86) disposé entre la douille de montage (76) et le corps principal (42) du second boîtier de connecteur (12) entre lesquels il assure une continuité électrique de masse. 11. Connecteur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier boîtier de connecteur est une prise dont le corps principal est muni de contacts électriques males qui pénètrent dans des contacts électriques femelles disposés dans le corps principal du second boîtier de connecteur qui constitue la fiche du connecteur électrique.