Brevet FR2615665A1 — publié le 19881125

La présente invention concerne des connecteurs multi-voies pour circuits électriques et elle a trait plus particulièrement à la création d'un réseau de filtres intégré et exempt de contraintes pour de tels connecteurs multi-voies. Lors de la prévision de dispositifs de filtrage pour supprimer des interférences exercées dans des lignes de transmission de signaux et de courant, on obtient des avantages substantiels lorsque les dispositifs peuvent être incorporés de façon fiable à l'intérieur du contour d'un connecteur multi-voie. Non seulement cela permet d'utili- ser de l'espace plus économiquement mais les filtres comportent un trajet de retour à la masse qui est le plus court, et qui présente par conséquent avantageusement le minimum d'impédance, en vue d'obtenir les caractéristi- ques optimales de filtrage à des fréquences élevées. Cet objectif est seulement complètement réalisé si les filtres sont mis à la masse avec un contact de faible résistance et de préférence celui-ci devrait être un contact intégral comme un joint soudé et non un contact de pression, qui est également soumis aux influences de l'environnement ( chocs et vibrations) et d'atmosphères corrosives ou humides. Les filtres proprement dits devraient être protégés contre l'environnement et également contre des contraintes méca- niques qui leur sont imposées par l'intermédiaire du contact lorsque le connecteur est accouplé et également par l'intermédiaire des terminaisons arrière lorsque le connecteur est soudé ou autrement relié à des circuits externes. La présente invention concerne le problème consistant à créer une structure de filtrage protégée contre l'environnement et exempe de contraintes, destinée à être montée à l'intérieur d'un connecteur multi-voie. Des constructions classiques utilisent des filtres munis de tubes céramiques comme éléments capaci- tifs, qui sont enrobés de résine époxy, de silicones ou de matières semblables pour protéger les filtres. Cependant sous l'effet d'un processus thermique cyclique, les contraintes thermiques inévitablement produites provoquent finalement une fissuration des tubes céramiques fragiles. Ces fissures créent des trajets de fuite à l'intérieur du filtre et par conséquent des pannes pour les dispositifs. Bien que des matières à base de silicones soient relative- ment flexibles par rapport à des systèmes époxy simples et chargés et qu'elles réduisent par donséquent les contrain- tes thermiques, les contraintes mécaniques se produisant lors de l'accouplement du connecteur ou bien lors de la soudure des terminaisons ne sont pas éliminées. Une varian- te consiste à effectuer d'abord un enrobage avec de la sili- cone flexible et à assurer une protection contre des contraintes engendrées mécaniquement au moyen d'un second enrobage formé d'une matière époxy rigide. Cependant, une pression hydraulique peut êtze produite dans la silicone ainsi enrobéeet il en résulte à nouveau une production de dommages sous l'effet de contraintes. D'autres constructions connues de filtres pour connecteurs multi-voies utilisent des ensembles capacitifs plans qui peuvent se présenter sous la forme de disques multi-voies percés de trous et d'électrodes internes agen- cées pour créer dans la structure monolithique un conden- sateur de mise à la masse entre chaque trou métallisé et la circonférence de l'ensemble plan. Les matières céramiques diélectriques utilisées dans ces ensembles plans ont iné- vitablement un coefficient de dilatation thermique sensible- ment différent de celui du connecteur multi-voie et un processus thermique cyclique engendre à nouveau des contraintes inévitables. En outre, les contraintes mécaniques produites par les contacts pendant l'accouplement du connecteur et aux terminaisons doivent être isolées mécaniquement de l'ensemble fragile et cela nécessite, en combinaison avec l'obligation d'effectuer un enrobage pour une protection contre l'environnement, d'utiliser une matière époxy rigide avec pour résultat des contraintes engendrées thermiquement pendant un processus thermique cyclique. Un problème additionnel qui se pose avec des ensembles plans consiste en ce que le plan de mise à la masse, qui fait partie de l'ensemble multi-voie, est une partie métallique enfouie qui a inévitablement une résistance relativement grande par comparaison à un plan métallique de mise à la terre discret. Cette résistance répartie dans le plan de mise à la masse de l'ensemble plan peut également créer une diaphonie indésirable entre les trajets de transmission de signaux à l'intérieur du même connecteur multi-voie. Un autre problème consiste dans la difficulté de réalisation de trous positionnés avec précision dans l'ensemble plan à cause du retrait se produisant en cours d'amorçage et cela peut amplifier la contrainte mécanique créée par l'intermédiaire des contacts lorsque le connecteur est accouplé. La création de différentes caractéristiques de filtrage à l'intérieur d'un seul ensemble plan n'est également pas commode; la construction fiable de filtres à section en pi, qui sont souhaitables dans de nombreuses applications pour optimiser les caractéristiques de filtra- ge, n'est également pas commode. Un objet principal de la présente invention est de créer une construction présentant des avantages substan- tiels par comparaison aux constructions décrites ci- dessus. Conformément à la présente invention, il est créé un connecteur multi-voie pourvu d'un réseau de filtres intégré et comprenant: a) une enveloppe extérieure métallique b) un carter intérieur se présentant sous la forme d'un bloc massif d'une matière électriquement isolante, disposé à l'intérieur de l'enveloppe extérieure c) une pluralité de contacts électriques ( fiches ou douilles) comportant des terminaisons conductrices qui s'étendent au travers du bloc de carter, les extrémités libres desdites terminaisons s'étendant à partir du bloc portant des condensateurs de filtrage respectifs dont les électrodes extérieures sont reliées électri- quement à un plan métallique de masse qui est lui-même relié électriquement à l'enveloppe métallique extérieure; d) prévu autour de chaque terminaison conductrice) un collet respectif qui est reçu à l'intérieur d'un évidement respectif ménagé dans le bloc de carter de façon à maintenir solidement la terminaison afin d'éliminer dans celle-ci des contraintes mécaniques pendant la connexion d'une partie d'accouplement de connecteur avec lesdits contacts, et e) les extrémités libres des terminaisons conductrices à l'extérieur des condensateurs de filtrage, s'étendant dans des trous respectifs ménagés dans une plaque rigide formée d'une matière électriquement isolante d'un de manière à empêcher la création de contraintes mécani- ques dans lesdites terminaisons pendant le soudage de composants sur celles-ci et/ou pendant la manutention du connecteur, la périphérie extérieure de la plaque précitée n'étant pas reliée rigidement à l'enveloppe exgieure. De préférence les surfaces exposées dudit plan métallique de masse, les terminaisons,-les condensateurs de filtrage, la surface Èudit bloc de carter et la surface intérieure de l'enveloppe extérieure, disposée à l'inté- rieur de la chambre définie par ladite plaque; l'enveloppe extérieure et le bloc de carter, sont pourvus d'un revête- ment approprié d'une couche protectrice flexible, comme de polyuréthane ou d'une matière époxy. Avantageusement, chaque terminaison est placée dans les trous respectifs de ladite plaque rigide au moyen de douilles étagées respectives qui sont fixées en position au moyen d'un adhésif élastique. La périphérie extérieure de la plaque rigide peut être scellée sur l'enveloppe extérieure au moyen d'un élastomère flexible. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'une réalisation d'un connecteur multivoie conforme à la présente invention, et les Figures 2 à 7 sont des vues en coupe illustrant diffé- rentes étapes de l'assemblage du connecteur de la Figure 1. La Figure 1 représente un connecteur multi-voie pourvu d'un réseau de filtres à section en pi qui sont assemblés sur les terminaisons conductrices 100 des contacts 110. Chaque filtre comprend deux condensateurs multi- couches 120 en forme de disques qui sont soudés directement sur la terminaison conductrice et également sur deux plans métalliques de masse 150 qui sont à leur tour soudés en 130 sur l'enveloppe 140 du connecteur, avec disposition d'un tube 160 en ferrite sur chaque passage conducteur entre les deux disques. Des contraintes mécaniques résultarnt de l'accou- plement des contacts sont éliminées par utilisation de collets 170,( de préférence des collets métalliques), qui sont insérés dans des contrealésages prévus sur l'arrière du carter isolé 180 du connecteur. Lorsque chaque collet est emmanché en position, il s'accroche sur la terminaison conductrice du fait que les surfaces extérieures s'appuient contre la surface intérieure du contre-alésage dans l'isolation arrière rigide 180. Pour empêcher des contraintes mécaniques d'être transmises au filtre à partir des extrémités des terminai- sons pendant le soudage ou la manipulation, un disque rigide 190, formé d'une matière isolante semblable à celle du carter de connecteur 180, est monté sur les extrémités des terminaisons dans une opération finale d'assemblage. Dans cette opération, le disque d'isolation rigide, percé d'un ensemble de trous ayant des dimensions égales, est monté en place librement sur les extrémités des terminai- sons et des douilles étagées 200 sont montées sur chaque terminaison et sont collées en place à l'aide d'un adhésif élastique de façon à absorber des tolérances d'alignement sans soumettre le réseau de filtres à des contraintes. En particulier, la circonférence extérieure du disque rigide d'isolation 190 est agencée de telle sorte qu'elle ne soit pas en contact avec l'enveloppe 140 du connecteur, en éliminant ainsi les contraintes qui seraient autrement produites par la différence de dilatation thermique entre le réseau de filtres et l'enveloppe du connecteur. En variante, cet intervalle d'élimination de contraintes entre le disque arrière d'isolation et l'enveloppe peut être rempli, par exemple, d'une matière élastomère flexible de façon à sceller l'arrière du connecteur. De préférence, les terminaisons arrière sont également revêtues d'une couche flexible appropriée après que les joints soudés ont été réalisés avec le câblage extérieur pour assurer l'intégrité de cette étanchéité. La structure interne du réseau de filtres est également avantageusement pourvue d'un revêtement approprié, comme indiqué en 210, ce revêtement étant constitué par une couche protectrice flexible formée par exenmle de polyuré- thane ou d'une matière époxy. Cela crée la protection nécessaire contre l'environnement pour le réseau de filtres tout en empêchant les contraintes engendrées thermiquement et associées à un enrobage " global ". Le processus d'assemblage d'un réseau de filtres wà section en pi typique dans un connecteur multi-voie va être décrit dans la suite en référence aux figures 1 à 7. En premier lieu, les contacts 110 sont insérés dans le carter isolant 180 du connecteur en opérant de l'arrière et de la manière classique, comme le montre la Figure 2. Les collets 170 sont ensuite montés dans les contre-alésages prévus dans le carter du connecteur afin de maintenir solidement les terminaisons conductrices 100 des contacts, comme le montre la Figure 3. Un réseau de filtres est réalisé par soudage' des condensateurs multicouches 120 en forme de disques sur un plan métallique mince et flexible 150 de mise à la masse, comme indiqué en 300 sur la Figure 4. Ce réseau de filtres est ensuite monté sur les terminaisons conductrices, le trou central métallisé de chaque condensateur en forme de disque étant soudé sur la terminaison conductrice et la circonférence du plan de masse étant soudée sur la surface intérieure de l'enveloppe du connecteur comme indiqué en 300 sur la Figure 4. Des douilles d'isolation 310 et des tubes en ferrite 160 sont ensuite montés sur chaque terminaison conductrice et un second réseau de filtres 320 est soudé en place d'une manière semblable au premier réseau de filtres, comme indiqué sur la Figure 5. Les plans de mise à la masse, outre qu'ils sont pourvus de trous destinés à recevoir les condensateurs en forme de disques, sont également percés de plusieurs trous 330 ( Figure 5), dont la fonction est de permettre maintenant le nettoyage de la structure interne et le dépôt d'un revêtement approprié 340 sur la totalité de la structure interne afin de créer le revêtement protecteur nécessaire et exempt de contraintes qui est indiqué sur la Figure 6. Le disque extérieur isolant 190 est ensuite monté sur les extrémités des terminaisons conductrices comme le montre la Figure 1 et les douilles étagées 200 sont collées en place, en utilisant un adhésif élastique, afin d'obtenir une fixation exempte de contrainte des terminai- sons conductrices. Il est à noter que, dans cette construction, l'alignement des contacts 110 et des terminaisons conduc- trices 100, comme déterminé par le carter du connecteur et la fixation par les collets, est maintenu sans qu'il se produise de contraintes radiales pendant le processus d'assemblage. Toutes les contraintes différentielles engen- drées thermiquement sont absorbées par les plans métalli- ques minces de mise à la masse qui s'infléchissent pour permettre un mouvement axial du réseau de filtres, tandis qu'une dilatation thermique différentielle axiale des terminaisons conductrices par rapport au connecteur n'est pas entravée et ne produit pas de contraintes du fait que le disque arrière d'isolation n'est pas fixé sur l'enveloppe du connecteur sur sa circonférence 350 ( Figure 1). CEt intervalle d'élimination de contraintes 350 peut aussi être pourvu d'un élastomère flexible afin d'assurer une étanchéité par rapport à l'environnement, comme mentionné ci-dessus. Des contraintes thermiques radiales entre les condensateurs multi-couches en forme de disques et le plan métallique de mise à la masse sont absorbées par la flexi- bilité du plan de masse et également par la nature plasti- que des joints soudés proprement dits. Une caractéristique particulière de cette construction par comparaison à des réseaux de condensa- teurs planaires consiste en ce que chaque é]nent en forme de disque peut être sélectionné en ce qui concerne les valeurs de capacités et son intégrité avant d'être incorpo- ré au réseau. Non seulement cela permet d'obtenfiir un filtrage équilibré lorsque des tolérances serrées de capa- cités sont imposées dans certaines applications mais des valeurs.de capacités différentes peuvent commodément être incorporées dans un réseau en fonction du filtrage particu- lier imposé, par exemple lorsque des filtres pour lignes de courant et lignes de signaux doivent être mélangés dans un connecteur. Bien que la description faite ci-dessus se rapporte à un agencement spécifique de filtres à section en pi dans un connecteur multi-voie circulaire, la présente construction peut aussi s'appliquer avantageusement à des configurations de filtres capacitifs ou à section en L ainsi qu'à d'autres types de connecteurs multi-voies, par exemple de styles rectangulaires. REVENDICATIONS 1. Connecteur multi-voie pourvu d'un réseau de filtres intégré et caractérisé en ce qu'il comprend: a) une enveloppe extérieure métallique (140); b) un carter intérieur (180) se présentant sous la forme d'un bloc massif d'une matière électriquement isolante, disposé à l'intérieur de l'enveloppe extérieure (140), c) une pluralité de contacts électriques (110) ( fiches ou douilles) comportant des terminaisons conductrices (100) qui s'étendent au travers du bloc de carter (180), les extrémités libres desdites terminaisons (100) s'étendant à partir du bloc portant des condensateurs de filtrage respectifs (120) dont les électrodes extérieures sont reliées électriquement à un plan métallique de masse (150) qui est lui-même relié électriquement à l'enveloppe métallique extérieure (140) d) prévu autour de chaque terminaison conductrice (100)/ un collet respectif (170) qui est reçu à l'inté- rieur d'un évidement respectif ménagé dans le bloc de carter (180) de façon à maintenir solidement la termi- naison (100) afin d'éliminer dans cel.-ci des contrain- tes mécaniques pendant la connexion d'une partie d'accouplement de connecteur avec lesdits contacts (110), et e) les extrémités libres des terminaisons conductrices (100), à l'extérieur des condensateurs de filtrage (120), s'étendant dans des trous respectifs ménagés dans une plaque rigide (190) formée d'une matière électriquement isolante de manière à empêcher la création de contraintes mécaniques dans lesdites termi- naisons pendant le soudage de composants sur celles-ci et/ou pendant la manutention du connecteur, la périphé- rie extérieure de la plaque précitée (190) n'étant pas reliée rigidement à l'enveloppe extérieure (140). 2. Connecteur multi-voie selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces exposées dudit plan métallique de masse (150), les terminaisons (100), les condensateurs de filtrage (120), la surface dudit bloc de carter (180) et la surface intérieure de l'enveloppe extérieure (140), disposée à l'intérieur de la chambre définie par ladite plaque (190), l'enveloppe extérieure (140) et le bloc de carter (180), sont pourvus d'un revêtement approprié (210) d'une couche protectrice flexible, comme de polyuréthane ou d'une matière époxy. 3. Connecteur multi-voie selon une des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque terminaison (100) est placée dans les trous respectifs de ladite plaque rigide (190) au moyen de douilles étagées respecti- ves (200) qui sont fixées en position au moyen d'un adhésif élastique. 4. Connecteur multi-voie selon une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la périphé- rie extérieure de la plaque rigide (190) est scellée sur l'enveloppe extérieure au moyen d'un élastomère flexible.