Brevet FR2638030A1 — publié le 19900420

L'invention concerne l'accouplement de connecteurs électriques, et plus particulièrement l'aligne- ment de connecteurs pour un accouplement convenable. Dans l'industrie aéronautique, en particulier, il devient souhaitable que des blocs électroniques de commande ou "boîtes noires" comprennent chacun un boitier contenant essentiellement un seul panneau à circuit ou une seule carte mère, auquel peuvent être connectés électrique- ment plusieurs modules interchangeables, sur une surface, et des systèmes électriques embarqués sur l'autre surface. Chaque module interchangeable, ou LRM, exécute une fonction de commande, de détection ou d'.enregistrement et comprend essentiellement une ou plusieurs cartes à circuit ou cartes filles chargées de divers composants électriques et électroniques, montées sur une plaque de dissipation de chaleur et protégées et blindées par des plaques de capot. Le module interchangeable est conçu pour constituer un ensemble durable et robuste, pouvant être manipulé et inséré dans une boite noire et retiré de celle-ci de façon répétée a des fins d'essai, de réparation, de modification ou de remplacement. Les modules interchangeables sont étroitement rapprochés en formant une rangée dans laquelle ils sont disposés côte à côte à l'intérieur de la boite noire et le long de la carte-mère, et chaque module interchangeable présente une faible dimension le long de la rangée afin de faciliter ce rapprochement. La carte ou les cartes-filles et tous les composants électriques et électroniques qui lui sont connectés, nécessaires aux modules interchangeables, sont fixés sur une plaque de dissipation de chaleur disposée essentiellement suivant un plan transversal à la rangée de modules interchangeables et s'étendant vers l'arrière du connecteur de chaque module interchangeable, à l'extrémité avant de celui-ci, afin que ce dernier soit long vers l'arrière et large transversalement à la rangée. Le connecteur électrique monté sur son extrémité avant présente une face d'accouplement exposée de façon à s'accoupler avec la face d'accouplement de l'un, cor- respondant, de plusieurs connecteurs électriques fixés sur la carte-mère montée à l'intérieur de la boite noire, formant une rangée dans laquelle ils sont étroitement rapprochés pour utiliser efficacement l'espace de la carte- mère. La boite noire doit être munie de moyens de guidage le long de parois latérales opposées s'étendant de l'ouverture de réception des modules interchangeables jusqu'à chaque connecteur de carte-mère, afin de guider le module long et large jusqu'à ce qu'il se place en aligne- ment latéral et axial avec le connecteur correspondant de la carte-mère pour accoupler en alignement approprié les connecteurs. Dans une conception particulière de boite noire, les moyens de guidage pour chaque module interchan- geable comprennent deux profilés opposés formes dans et le long de surfaces de plaques montées le long des parois latérales de la boite noire, et les plaques de capot de chaque module interchangeable forment un rebord le long de chacun de ses bords latéraux opposés, ces rebords étant destinés à être disposés dans les profilés de guidage du module. Le rebord du module est dimensionné de façon à être juste assez mince pour pouvoir se déplacer le long du profilé sans permettre un mouvement d'un côté à l'autre pour résister aux vibrations. Par suite de considérations pratiques, la carte-mère, avec ses circuits positionnés de façon précise, ne peut pas être montée dans la boite noire de façon que ses connecteurs soient alignés avec précision sur les profilés qui leur sont associés et qui sont déjà formés dans les plaques de la boite noire. Par conséquent, les positions des profilés ne sont pas établies de façon particulièrement précise par rapport aux connecteurs de la carte-mère; les rebords des modules interchangeables sont obligés de se déplacer le long de ces profilés, ce qui a pour résultat que le module interchangeable n'est pas non plus aligné de façon particulièrement précise avec le connecteur correspondant de carte-mère. En conséquence, pour cette conception particulière de boite noire, le connecteur de la carte-mère ou le connecteur du module interchangeable doit pouvoir effectuer un mouvement latéral progressif pendant l'accouplement pour établir un alignement précis de leurs bornes avant l'enclenchement des bornes. - On connaît des connecteurs pour branchement baie-pupitre ou pour tiroirs dans lesquels l'un de deux connecteurs complémentaires comprend des broches intégrées d'alignement qui en font saillie vers l'avant pour pénétrer dans des ouvertures correspondantes de l'autre connecteur afin d'aligner automatiquement les connecteurs pendant l'accouplement. Au moins l'un des connecteurs à accoupler est monté de façon flottante sur un panneau ou sur un châssis, ou encore sur un panneau situé à l'extrémité avant du tiroir, au moyen de vis épaulées passant dans des trous de diamètres agrandis traversant des brides du connecteur, afin de permettre un mouvement latéral progressif provoqué par l'entrée en contact entre les broches et les ouvertures d'alignement. Ce connecteur est le connecteur de tiroir "METRIMATE" (marque commerciale de AMP Incorporated, Harrisburg, Pennsylvanie, Etat-Unis d'Amérique); un autre de ces connecteurs est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n' 4 647 130; et, dans les deux cas, les connecteurs contiennent des bornes montées sur les extrémités de conducteurs physiquement distincts. Cependant, les moyens de montage flottants des connecteurs de tiroir de l'art antérieur ne conviennent pas particulièrement soit au connecteur de carte-mère, soit au connecteur de module interchangeable, ce qui, par suite, signifie que leur agencement à broches et ouvertures d'alignement ne convient pas non plus à une utilisation avec des modules interchangeables. Les connecteurs de carte-mère se trouvant dans la boite noire doivent être montés fixement sur la carte- mère pour protéger les terminaisons de celles de ses bornes qui sont soudées sur des branches de circuit de la carte, et le connecteur de module interchangeable doit être fixé assez bien aux plaques de capot du module interchangeable et à l'intérieur de ces plaques pour protéger les ter- minaisons de celles de ses bornes qui sont soudées à des branches de circuit de cartes-filles montées fixement sur des plaques de dissipation de chaleur se trouvant à l'intérieur du module interchangeable. Chaque paire complémentaire des bornes électriques des connecteurs s'étendant sur leurs faces d'accouplement doit être alignée avec précision pour établir entre elles des connexions électriques respectives; les connecteurs peuvent également comprendre des connecteurs de fibres optiques exigeant de façon similaire un alignement précis pour l'établissement de connexions optiques. Un type de connecteur à haute densité, qui peut être adapté pour être utilisé dans un module interchangeable, est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n' 4 715 829. Le boiter à bornes du connecteur de module interchangeable peut être placé en retrait à l'intérieur d'un protecteur de contact coquille à l'extrémité avant du module interchangeable et fixé a l'intérieur des plaques de capot afin de ne pas se déplacer axialement, mais de pouvoir effectuer un mouvement latéral progressif dans un intervalle s'étendant le long de la périphérie de la surface intérieure du protecteur. Une nervure d'alignement peut s'étendre vers l'avant du boîtier du connecteur de module interchangeable pour pénétrer dans une ouverture correspondante du connecteur de la carte-mère et, en entrant en contact avec elle, pour repousser latéralement et progressivement le boîtier du connecteur du module interchangeable afin de s'aligner avec lui. On souhaite disposer de moyens de guidage qui soient placés et alignés de façon particulièrement précise par rapport au connecteur de carte-mère particulier avec lequel le connecteur d'un module interchangeable doit s'accoupler, afin que le module interchangeable soit lui- même aligné de façon particulièrement précise avec le connecteur de la carte-mère, et-que le boîtier du connec- teur des modules interchangeables n'ait pas à être déplacé pas à pas ou progressivement à l'intérieur du module interchangeable pour s'aligner avec le connecteur de la carte-mère, permettant ainsi une réalisation et un montage plus simples du module interchangeable. Conformément à l'invention, les moyens de guidage pour chaque module interchangeable comprennent deux chemins ou rails opposés fixés au châssis de la boite noire et s'étendant de l'ouverture de réception d'un module interchangeable de cette boite noire jusqu'au connecteur correspondant de carte-mère monté sur la carte-mère fixée à l'intérieur de la boite noire. Le module interchangeable comporte des parties profilées en U s'étendant le long de côtés opposés de ce module, dans lesquelles les rails sont disposés afin de permettre au module interchangeable de suivre les rails pendant l'insertion dans la boite noire. L'extrémité de chaque chemin, au connecteur de la carte- mère, passe dans un trou traversant une bride d'extrémité du connecteur, dans un trou de la carte-mère aligné avec le trou de la bride et dans un trou agrandi ou oblong de l'élément de châssis de la boite noire. Le trou traversant la bride du connecteur est positionné avec précision par rapport aux bornes du connecteur et est dimensionné avec précision pour juste permettre à l'extrémité du rail d'y être insérée sans que le rail puisse s'y déplacer latérale- ment. Le rail est monté sur la boite noire par insertion de son extrémité connecteur dans le trou de la bride du connecteur qui positionne avec précision le rail. par rapport au connecteur, après quoi seulement l'extrémité connecteur est fixée au châssis, par exemple par un écrou vissé sur le tronçon de l'extrémité du rail s'étendant à travers l'élément de châssis. L'autre extrémité du rail est fixée, au niveau de l'ouverture de réception d'un module interchangeable, à un élément de châssis de la boite noire, et elle peut comprendre un tronçon s'étendant perpen- diculairement vers l'extérieur jusqu'à un épaulement d'arrêt, puis audelà dans un-trou de l'élément de châssis jusqu'à un tronçon extrême fileté sur lequel un écrou est fixé. L'épaulement d'arrêt portant contre la surface, tournée vers l'intérieur, de l'élément de châssis position- ne le rail de façon appropriée dans la partie centrale de la boite noire pour centrer le module interchangeable. Le rail étant aussi long que le module interchangeable, tout accroissement de l'angle par rapport au connecteur de la carte-mère, dû à la fixation de l'autre extrémité de rail dans un élément de châssis qui n'est pas placé dans une position très précise par rapport au connecteur de la carte-mère, n'a aucun effet sur l'alignement axial du module interchangeable et de son connecteur avec celui de la carte-mère. Selon un autre aspect de l'invention, le rail peut être un tube réalisé en un alliage métallique choisi pour sa conductibilité thermique élevée et ses caractéris- tiques de ressort. Le rail peut être réalisé avec une configuration légèrement incurvée vers l'intérieur sur sa longueur afin que, pendant l'insertion d'un module interchangeable le long de ce rail, les deux rails soient déviés vers l'extérieur par les fonds des profilés en U des modules interchangeables respectifs et restent déviés, appliquant ainsi une force de rappel contre les fonds des profilés, ce qui assure un contact par une surface importante avec ceux-ci et donc une bonne liaison thermi- que. Les rails tubulaires peuvent être raccordés à un circuit de refroidissement et leur nature tubulaire permet d'y faire circuler un fluide par pompage. Cet agencement permet aux rails de participer à l'évacuation par conduction de la chaleur des modules interchangeables pendant l'utilisation en service, et il peut également maintenir le côté du module interchangeable éloigné du châssis de la boite noire pour faciliter la circulation de l'air autour du module. Un objet de l'invention est de proposer des moyens de guidage destinés à aligner avec précision les modules interchangeables avec des connecteurs de carte-mère correspondants pendant l'insertion dans une boite noire, éliminant ainsi la nécessité de déplacer progressivement les connecteurs des modules interchangeables pour qu'ils s'alignent d'eux-mêmes avec les connecteurs respectifs de la carte-mère. Un autre objet de l'invention est de proposer des moyens de guidage qui participent à l'évacuation de la chaleur des modules interchangeables. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexes à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'une boite noire renfermant une rangée de modules interchan- geables, dont l'un deux est retiré de la boite noire, faisant apparaître les rails de la présente invention; la figure 2 est une vue en élévation d'un module interchangeable fixé en position dans la boite noire, les rails étant fixés au châssis et représentés dans les profilés des modules, en traits discontinus; la figure 3 est une vue partielle à échelle agrandie de l'extrémité connecteur d'un rail, éclatée par rapport au châssis, de la carte-mère et de la bride du connecteur de la carte-mère, ainsi que d'un écrou devant être fixé sur l'extrémité du rail lors du montage; la figure 4 est une vue partielle à échelle agrandie de l'extrémité avant du rail fixée au châssis; et la figure 5 est une vue en perspective éclatée d'une autre forme de réalisation de l'invention dont les rails sont incurvés vers l'intérieur pour porter le long de fonds de profilés continus s'étendant le long des modules interchangeables, sous l'effet d'un rappel de ressort après l'insertion des modules. La boite noire 10 comprend un châssis 12 sur lequel est montée une cartemère 14 portant une rangée de connecteurs 16 disposés côte à côte et étroitement rapprochés les uns des autres. Plusieurs modules interchan- geables 18 sont montés dans la boite noire 10, agencés de la même manière en une rangée dans laquelle ils sont disposés côte à côte et rapprochés les uns des autres, chaque module interchangeable comportant un connecteur 20 fixé sur son extrémité avant 22 et accouplé avec un connecteur correspondant 16 de la carte-mère. Deux rails 24 s'étendent vers l'avant à partit des extrémités de chaque connecteur 16 de la carte-mère jusqu'à une ouverture 26 de réception de modules interchan- geables de la boite noire 10 et sont fixés, par des premières extrémités 28, au châssis 12 à proximité de l'ouverture 26 et, par des secondes extrémités 30, à une partie du châssis 12 telle que des cornières 32. Chaque module interchangeable 18 comporte des parties profilées en U 34 le long de ses côtés 36, au moins à une extrémité avant 22 et à une extrémité arrière 38, le long desquelles les rails 24 sont disposés pour permettre au module interchangeable 18 d'être inséré dans la boite noire 10 le long de ces rails afin que le connecteur 20 du module soit aligné latéralement et axialement avec le 'connecteur correspondant 16 de la carte-mère lors de l'insertion complète du module interchangeable. Un verrou 40 est ensuite tourné jusque dans une position bloquant le module interchangeable à l'intérieur de la boite noire au moyen d'une patte 42 de verrouillage amenée par rotation en arrière d'une partie extrême 44 du module interchangeable 18 comme montré sur la figure 2. En référence en particulier à la figure 3, la seconde extrémité 30 de chaque rail 24 est filetée de façon à recevoir un écrou 46 afin d'être fixée fermement à l'élément de châssis 32. Avant de. recevoir l'écrou 46, la seconde extrémité 30 est insérée dans un trou 48 traversant une bride 50 d'une coque métallique 52 du connecteur 16 de la carte-mère, dans un trou 54 de la carte-mère 14 et dans un trou agrandi ou oblong 56 de l'élément de châssis 32. Le trou 48 du connecteur est situé avec précision dans la bride 50 du connecteur afin de correspondre aux positions des bornes 58 le long de la face d'accouplement 60 du connecteur de la carte-mère, et il est dimensionné avec précision par rapport au diamètre du rail 24 afin que ce dernier puisse y être inséré, mais sans pouvoir s'y déplacer latéralement. Le trou 48 du connecteur peut être lamé afin de présenter un épaulement d'arrêt 62 coopérant avec un épaulement d'arrêt 64 formé sur la seconde extrémité 30 du rail, à une distance précise du coude & angle droit de la première extrémité 28, de manière que, lorsque l'écrou 46 est fixé sur l'extrémité 30, le rail porte fermement contre l'épaulement d'arrêt 62 du connec- teur et constitue le mécanisme principal de maintien du connecteur 16 de la carte-mère sur la carte-mère 14. Avant le montage des rails 24, les connecteurs de la carte-mère sont fixés à la carte-mère 14 par des joints soudés de leurs bornes 58 sur des branches de circuit de la carte ou dans des trous métallisés de la carte. Le trou 54 de la carte-mère peut être légèrement plus grand que le tronçon de l'extrémité 30 de rail passant dans ce trou et il est aligné avec le trou 48 du connecteur. L'élément de châssis 32 présente un trou oblong 56 à chaque emplacement de connecteur et ce trou s'étend dans la direction de la rangée des connecteurs de la carte-mère de manière que, lorsque la carte-mère 14 est montée sur les éléments de châssis 32, une partie du trou oblong soit alignée avec les trous 48, 54 pour que le tronçon fileté de l'extrémité 30 du rail y soit reçu afin d'être fixé à l'aide de l'écrou 46. Dans cette forme de réalisation, lorsqu'ils sont fixés, les rails 24 constituent les moyens de montage des connecteurs de la carte-mère sur cette carte-mère et ils constituent en outre les moyens de montage de la carte-mère à l'intérieur de la boite noire. Il est plus aisé d'as- sembler la carte-mère portant la rangée de connecteurs, et les paires de rails sur le châssis pour constituer un ensemble qui est ensuite placé dans le capot extérieur de la boite noire et y est fixé. Il peut également être souhaitable que le capot arrière de la boite noire soit amovible afin qu'il soit possible d'accéder à la surface arrière de la carte-mère pour la réparer sans qu'il soit d'abord nécessaire de retirer tous les modules et le châssis de la boite noire pour accéder à la carte-mère. En référence en particulier à la figure 4, la première extrémité 28 du rail est insérée dans un trou 65 du châssis 12 jusqu'à ce que l'épaulement d'arrêt 66 porte contre le châssis 12, après quoi l'écrou 68 est fixé sur le tronçon extrême fileté. L'épaulement d'arrêt 66 est placé avec précision par rapport au coude 70 à angle droit de manière que, lorsqu'il est appliqué contre le châssis 12, le tronçon principal du rail soit parallèle au rail opposé et perpendiculaire à la face d'accouplement 60 du connec- teur 16 de carte-mère afin que le module interchangeable 18 soit aligné axialement avec le connecteur 16. La figure 5 représente une autre forme de réalisation de la présente invention. Le module interchan- geable 80 comprend des profilés continus en U 82 le long de ses surfaces latérales 84. Des rails 86 montés dans la boite noire 88 ont une configuration 90 légèrement incurvée vers l'intérieur, commençant juste au-dessus du connecteur 92 de carte-mère. Lors de l'insertion d'un module inter- changeable 80 le long de ces rails, les surfaces in- férieures des profilés 82 portent contre les configurations 90 vers l'intérieur et les dévient vers l'extérieur. Une fois que le module interchangeable 80 est fixé dans la boite noire, les caractéristiques de ressort des tronçons de rail déviés assurent un contact intime continu avec les surfaces des fonds des profilés 82, sensiblement sur toute leur longueur, ce qui établit une bonne liaison thermique entre les rails 86 et le module interchangeable 80. Les rails 86 facilitent donc la dissipation de chaleur à partir du module interchangeable pendant une utilisation en service. Cet avantage peut être accru par la réalisation des rails 86 en tube et le raccordement de leurs extrémités à un système de circulation de fluide (non représenté) pour permettre le refroidissement du module interchangeable au moyen d'un système classique de refroidissement. On peut utiliser du tube d'aluminium, l'aluminium ayant de bonnes caractéristiques de conductibilité thermique et une résistance de ressort suffisante pour être utilisable dans cette forme de réalisation. Bien qu'il soit avantageux que les rails soient formés de tiges ou de tubes cylindriques, on pourrait utiliser d'autres configurations en section transversale, telles qu'une forme en V avec des profilés de modules interchangeables formés de gorges en V. D'autres moyens de fixation pourraient être utilisés pour assujettir les rails au châssis de la boite noire. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au système décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système de guidage d'un module (18) pendant son insertion dans un bloc électronique (10) de commande, permettant un mouvement axial du module (18) vers une partie correspondante d'un panneau éloigné (14)-monté dans un châssis (12) du bloc (10) de commande, ce mouvement étant en alignement latéral et axial précis avec ladite partie du panneau, le module (18) étant du type comportant, sur son extrémité avant (22), un connecteur électrique (20) pouvant être accouplé avec un connecteur électrique correspondant (16) monté sur ladite partie de panneau (14), le système étant caractérisé en ce qu'il comporte deux rails allongés et opposés (24) ayant chacun une première extrémité (28) et une seconde extrémité (30) qui sont toutes deux conçues pour être fixées au châssis (12), la première extrémité (28) étant fixée au châssis (12) en avant de la partie de panneau (14) et la seconde extrémité (30) étant insérée dans une ouverture (54) de positionne- ment de la partie de panneau (14) et fixée à la partie de châssis (32) en arrière de cette ouverture, les premières extrémités (28) étant fixées de façon que les deux rails (24) s'étendent parallèlement l'un à l'autre, vers l'avant & partir de la partie de panneau (14) et perpendiculaire- ment à celle-ci, le système comprenant en outre un module (18) qui présente des surfaces latérales opposées (36) associées aux deux rails (24) et qui s'étendent d'une extrémité avant (22) à une extrémité arrière (38) du module, chaque surface latérale (36) comprenant des parties profilées en U (34) s'étendant le long de ces surfaces, au moins à proximité immédiate des extrémités avant (22) et arrière (38), et coopérant avec un rail respectif (24) de manière que le module (18) puisse être mis en place entre les rails (24), ces derniers étant appliqués étroitement contre les surfaces des fonds des profilés (34), et qu'il puisse être déplacé le long des deux rails (24) vers la partie de panneau correspondante (14) et soit aligné latéralement et axialement avec elle lorsqu'il est adjacent à celle-ci. 2. Système de guidage selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que la première extrémité (28) comprend un tronçon s'étendant vers l'extérieur à partir d'un coude à angle droit, et comporte en outre un épaule- ment d'arrêt (66) pouvant porter contre une surface du châssis (12) autour d'une ouverture (65) à travers laquelle passe le tronçon extrême de la première extrémité (28) pour être fixé, afin que le rail (24) soit placé à une distance choisie vers l'intérieur du châssis (12). 3. Système de guidage selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que la seconde extrémité (30) comporte un épaulement d'arrêt (64) pouvant porter contre un épaulement d'arrêt (62) tourné vers l'avant et associé à l'ouverture (54) de positionnement le long de la périphérie de laquelle il s'étend et à travers laquelle passe la seconde extrémité (30) pour être fixée à la partie de châssis (32), afin que les rails (24) maintiennent la partie de panneau (14) sur le châssis (12). 4. Système de guidage selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que ledit panneau (14) est une carte (14) de circuit imprimé portant des circuits et un premier connecteur électrique (16) disposé avec précision sur une partie de cette carte, des premières bornes électriques (58) de ce connecteur étant connectées aux circuits de la carte (14), le module (18) renfermant des composants électriques connectés à des secondes bornes électriques situées dans un second connecteur électrique (20) fixé à une extrémité avant (22) dudit module (18) afin d'être accouplé avec le premier connecteur électrique (16), les secondes bornes électriques étant alignées de façon appropriée avec les premières bornes électriques (58) lorsque le module (18) est aligné par les deux rails (24) avec la partie de panneau (14), permettant ainsi un enclenchement électrique approprié entre lesdites bornes lorsque l'extrémité avant (22) du module (18) est amenée à proximité immédiate du premier connecteur (16) monté sur la partie de panneau (14). 5. Système de guidage selon la revendication 4, caractérisé en outre en ce que le premier connecteur (16) comporte des brides (50) s'étendant au-dessus desdites ouvertures (54) de positionnement et présentant des trous (48) alignés avec lesdites ouvertures (54) de positionne- ment et dans lesquels passent les rails (24) avant d'être fixés. 6. Système de guidage selon la revendication 4, caractérisé en ce que les rails (24) sont des tubes permettant d'y faire circuler un fluide pour dissiper la chaleur provenant du module (18) pendant son utilisation en service dans un système électrique.