Brevet FR2651928A1 — publié le 19910315

Des connecteurs constitués d'une fiche et d'une douille, la connexion électrique étant réalisée par l'introduction de la fiche, respectivement de ses broches de contact, dans la douille, respectivement dans ses ouvertures correspondantes, sont par exemple connus par les documents DEA-35 12 026 et DE-A-37 28 739. Le connecteur selon DE-A-37 28 739 est configuré de telle sorte qu'il permet un blindage, et donc une protection contre les impulsions électromagnétiques, respectivement contre les impulsions électromagnétiques nucléaires. Ce connecteur connu a généralement fait ses preuves. Pour protéger les éléments du connecteur contre des cou- rants perturbateurs électromagnétiques, il est prévu de con- figurer le connecteur, respectivement la douille de manière à ce qu'ils forment avec les composants raccordés une sorte de cage de Faraday. Concrètement, ceci est obtenu dans la fiche connue en ce que les broches de contact, à l'état non enfiché, contactent à leur périphérie, un dispositif amovi- ble à l'intérieur du corps du boîtier, connecté électrique- ment avec le dit corps, le contact étant interrompu à l'état enfiché. Dans la douille correspondante, les broches de con- tact sont disposées à déplacement horizontal et contacteur, à l'état non enfiché, un dispositif étant disposé à demeure constitué d'un matériau électroconducteur qui est à nouveau connecté électriquement au corps du boîtier. En raison du mouvement relatif des broches de contact par rapport au dispositif correspondant, les surfaces con- centriques correspondantes exercent un frottement récipro- que, ce qui, après un nombre élevé de cycles de couplage et de découplage, peut faire en sorte que le contact n'ait plus lieu sur toute la surface et que les courants ne puissent plus être conduits que partiellement. L'invention a donc pour objet de fournir un connecteur du type initialement décrit de manière telle que le frottement entre les parties en mouvement relatif les unes par rapport aux autres soit diminué dans toute la mesure du possible, tout en garantissant simultanément une protection complète à l'égard des impulsions électromagnétiques, respectivement des impulsions électromagnétiques nucléaires. Dans ce contex- te, la fiche et la douille du contacteur doivent si possible être configurées de manière à pouvoir accueillir le plus grand nombre de contacts possible sur un espace restreint. L'invention est basée sur le fait que la fiche et la douil- le doivent, à cet effet, être configurées de manière telle que leurs contacts en forme de broches soient déplaçables axia- lement entre les positions extrêmes (position de déverrouil- lage/position de contact/position d'enfichage) et que dans la position de déverrouillage, ils prennent une position dans laquelle ils viennent en butée contre un élément réalisé dans un matériau électroconducteur, de façon que dans cet état, une connexion électrique des contacts entre eux est réalisée par l'élément et avec le boîtier pour former une mise à la masse côté boîtier. Dans ce contexte, l'élément sert également de butée pour les contacts pour la fixation de la position finale des con- tacts à l'état non enfiché. On n'a donc plus de frottement des sections électroconduc- trices des contacts vis-à-vis de l'élément électroconducteur lors des opérations d'embrochage-débrochage; au contraire, la connexion électrique entre les contacts et l'élément est interrompue directement sans aucun frottement au moment o l'opération d'embrochage-débrochage est introduite. Pour le détail, on se référera aux développements ci-après. Dans sa forme d'exécution la plus générale, l'invention comporte une fiche et/ou une douilIe pour un dennectéur életri- que aux caractéristiques suivantes: la fiche et/ou la douille présentent plusieurs contacts en forme de broches disposés parallèlement à l'axe longitudi- nal central et à une certaine distance les uns des autres, ces contacts sont déplaçables dans le sens axial entre une position de contact (état enfiché) avec des contacts de jonc- tion correspondants, ainsi que les contacts de l'autre partie du connecteur et une position de déverrouillage (état non en- fiché) sans établissement de contacts correspondants, sur le boîtier électroconducteur est fixée une plaque réa- lisée dans une matière électroconductrice, qui est sensible- ment perpendiculaire aux contacts et présente des ouvertures traversées par les broches de contact, les contacts sont disposés de manière à être en position de déverrouillage (état non enfiché) poussés contre la pla- que par une partie renflée électroconductrice tout en étant pour le reste (après introduction de l'opération d'enficha- ge et à l'état enfiché) conformés et disposés de manière à être isolés électriquement vis-à-vis de la plaque. En règle générale, les broches de contact présenteront une section circulaire. Dans ce cas, les ouvertures de la plaque seront également circulaires. La zone dépassant des broches de contact des ouvertures est conformée de manière à être isolée électriquement vis-à-vis de la plaque sur la périphérie afin d'éviter une connexion électrique. Dans le sens d'enfichage en amont de la plaque, les con- tacts présentent alors la partie renflée susdite, qui est électroconductrice au moins dans sa zone de contact avec la plaque. Etant donné que la plaque doit également servir de butée pour les broches de contact, il en résulte implicite- ment que la section des parties renflées des broches de con- tact est plus importante que la section de l'ouverture de passage correspondante de la plaque. Grâce à la précontrain- te, décrite plus en détail ci-après, des broches de contact, celles-ci sont donc amenées avec leur partie renflée contre la plaque électroconductrice. Grâce à une mise à la masse sur le boîtier, on obtient avec les composants connectés une sorte de cage de Faraday, de manière à former une protection contre les impulsions électromagnétiques/impulsions électro- magnétiques nucléaires. Pour optimiser le positionnement des broches de contact vis- à-vis de la plaque et donc, simultanément vis-à-vis des con- tacts de la partie correspondante du connecteur, il est propo- sé de donner une forme conique aux ouvertures de la face qui se trouve vis-à-vis de la partie renflée des contacts et de donner aux parties renflées des contacts des surfaces incli- nées correspondantes. On a ainsi une sorte de centrage pour les broches de contact lors de leur mouvement vis-à-vis des ouvertures présentes dans la plaque. Le centrage et l'établissement du contact peuvent encore être améliorés lorsque les surfaces correspondantes des ouver- tures et/ou des parties renflées sont recouvertes par des la- melles élastiques électroconductrices. Les broches de contact sont alors comprimées à l'état déverrouillé contre les lamel- les élastiques, ce qui permet de compenser d'éventuelles to- lérances en toute sécurité. Les lamelles peuvent avoir ici la forme d'un anneau, les extrémités extérieures des lamelles étant fixées à la partie correspondante (de la plaque, la par- tie renflée) tandis que les extrémités antérieures dans le sens d'enfichage dépassent légèrement de la surface corres- pondante et sont donc élastiques. En ce qui concerne la disposition des contacts à l'inté- rieur du boîtier de la fiche et de la douille, diverses for- mes d'exécution sont possibles. Dans tous les cas, il faut vérifier que les contacts sont isolés électriquement les uns par rapport aux autres (sauf dans la position de déverrouil- lage), les contacts étant disposés préférentiellement dans un corps commun à l'intérieur du boîtier. Le corps consiste ici en une matière isolante, par exemple une matière synthé- tique. Le corps peut être monté coulissant à l'encontre de la pres- sion d'un ressort entre des butées fixées sur le bottier pour entraîner alors les contacts, ou les différents contacts &tre déplaçables entre des butées fixées sur le corps à l'en- contre de la pression de ressorts correspondants. Dans ce cas, les ressorts sont configurés de manière telle que les broches de contact, à l'état non enfiché, butent contre la plaque, mais sont libérées par les contacts de jonction, tandis qu'à l'état enfiché, la connexion électrique des contacts entre eux est libérée par la plaque, les contacts butant contre les contacts de jonction. La zone de contact entre les différents contacts et les con- tacts de jonction correspondants est, de manière préférentiel- le, configurée à nouveau de manière telle que des tolérances puissent êtr.e compensées. Pour ce faire, on recourt à l'agen- cement d'autres bagues de contact, telles que décrites précé- demment, dans la zone des surfaces frontales des contacts et/ ou des contacts de jonction. Le positionnement fixe des contacts à l'intérieur du corps peut être réalisé par surmoulage d'une matière synthétique sur les contacts. Dans ce cas, il est particulièrement avan- tageux qu'au moins la partie côté enfichage du corps consiste en un matériau déformable, les déformations lors du contact de la plaque, respectivement des contacts de jonction pouvant être alors absorbées. La forme d'exécution décrite de la douille et/ou de la fi- che permet, par des moyens simples à l'état non enfiché, de protéger les éléments des rayonnements perturbateurs électro- magnétiques. Dans ce contexte, la fiche et la douille sont constituées de manière à pouvoir accueillir un nombre impor- tants de contacts sur un espace des plus réduit sans mettre en danger la sécurité du dispositif. Dans plusieurs domaines d'application, des connecteurs de ce type doivent être testés, quant à leur fonctionnalité en- tre les différentes opérations d'embrochage-débrochage, de manière à pouvoir découvrir défauts et anomalies en temps utile. A cet effet, des groupes fonctionnels différents de- vront être fréquemment testés indépendamment les uns des au- tres. Dans l'état actuel de la technique, ceci n'est possible qu'en utilisant des appareils de mesure extérieurs coûteux dont l'utilisation ne peut pas toujours être acceptée toute- fois pour des raisons d'espace ou de temps. Conformément à un perfectionnement avantageux de l'inven- tion, il est prévu de configurer les contacts de jonction, de telle sorte que dans leur zone de contact avec les contacts correspondants, ils soient réalisés en un matériau électri- quement conducteur, tandis que sur le reste de leur longueur, ils sont équipés d'une gaine isolante. Dans cette forme d' exécution, des contacts de jonction peuvent être court-cir- cuités réciproquement ou l'un avec l'autre selon des groupes sélectionnables par les surfaces périphériques des contacts de jonction. A cet effet, le corps renfermant les contacts présente à son extrémité faisant face aux contacts de jonc- tion des canaux axiaux qui recouvrent les contacts de jonction et sont équipés intérieurement d'éléments électro-conducteurs, qui à l'état non enfiché, relient électriquement des contacts de jonction déterminés l'un à l'autre, mais empêchent une con- nexion électrique avec les contacts, tandis que les dits élé- ments à l'état enfiché, buttent contre les parties isolées à la partie périphérique des contacts de jonction. Il est évident qu'une telle forme d'exécution peut être réalisée lorsque l'ensemble du corps est déplaçable à l'intérieur du boîtier. Les éléments sont préférentiellement des éléments élastiques réalisés dans un matériau électroconducteur qui garantissent l'établissement de contacts en toute sécurité. Deux formes d'exécution de l'invention sont décrites ci- après en référence au dessin schématique annexé dans lequel: Figure 1 est une vue en coupe d'un connecteur constitué d'une douille et d'une fiche, l'état enfiché étant représen- té sur la moitié supérieure, tandis que l'état non enfiché est représenté sur la moitié inférieure, et Figure 2 est une vue d'une autre forme d'exécution égale- ment à l'état enfiché (moitié supérieure), respectivement à l'état non enfiché (moitié inférieure). Au dessin, les mêmes éléments, ou des éléments aux mêmes fonctions, sont désignés par les mêmes références. Sur la figure 1, la référence 10 désigne une douille et la référence 12 une fiche d'un connecteur électrique. La douille 10 et la fiche 12 présentent un boîtier métal- lique 14 dans lequel un corps isolant 16 est disposé à de- meure. Ce corps isolant est fixé dans la douille 10 du côté de la fiche 12 par une plaque 18 et à l'extrémité opposée par un fond 20, également constitué par un matériau isolant, en l'occurence une matière synthétique. Le fond 20 est équipé de contacts de jonction 22 qui tra- versent la douille 10 du côté de jonction et qui pénètrent dans des canaux 24 disposés axialement vers le corps isolant 16. Le fond 20 présente dans sa-partie tournée vers le corps isolant 16, des ouvertures 26 qui possèdent une section plus importante que les ouvertures 28 côté jonction pour accueil- lir les contacts de jonction 22. Les ouvertures 26 servent à accueillir une partie renflée 30 des contacts de jonction 22 les parties renflées 30 étant chargées par des ressorts 32 depuis l'extrémité côté jonction en direction du corps iso- lant 16. Le corps isolant 16 forme une butée pour les parties renflées 30 en direction du connecteur 12. Les canaux 24 abritent des contacts 34 dont la section cor- respond à la section de la portion de base des contacts de jonction 22. Les contacts 34 possèdent également une partie renflée 36 située à peu près au milieu de leur extension a- xiale. A cet effet, les canaux 24 sur la partie droite du corps isolant 16 de la figure, comportent une section plus importante. On a ainsi un canal annulaire 38 qui sert au lo- gement d'un ressort de pression 40 qui s'appuie côté jonction contre un rebord 42 du corps isolant 16 et en direction de la fiche 12 contre la partie renflée 36 des contacts 34. Les ressorts de compresssion 40 font que les contacts, à l'état non enfiché (partie inférieure de la fig. 1), sont comprimés vers la droite, la portion antérieure des contacts 34 dépassant des ouvertures 44 pratiquées dans la plaque 18, tandis que les portions renflées 36 buttent contre la plaque 18. Comme le montre la figure 1, les sections correspondantes des ouvertures 44 et des parties renflées 36 comportent des surfaces inclinées, de sorte que le cône ainsi formé de cha- que partie renflée 36 s'appuie contre la surface conique cor- respondante de l'ouverture 44 correspondante. De cette façon, on obtient simultanément un centrage des contacts 34. A l'état non enfiché, les contacts 34 sont séparés des con- tacts de jonction 22, les contacts de jonction 22 étant amenés par les ressorts 32 avec leurs parties renflées 30 contre le corps isolant 16. A l'exception des extrémités de contact 34a, 34b et des parties renflées 36, les contacts 34 sont entourés d'une en- veloppe isolante. Dans la position représentée (état non enfiché), on obtient à travers la plaque 18 et les parties renflées 36 une con- nexion électrique continue dans le boîtier métallique 14 et une mise à la masse 48, une sorte de cage de Faraday étant ainsi créée1pour une protection contre les impulsions élec- tromagnétiques, respectivement les impulsions électromagné- tiques nucléaires. Si la fiche correspondante 12 est amenée sur la douille 10, les contacts 34 de la fiche 12 contactent d'abord les parties 34a des contacts 34 de la douille 10 et compriment ceux-ci à l'encontre de l'action des ressorts 40 en direction des con- tacts de jonction 22 jusqu'à ce qu'une connexion électrique soit établie entre les contacts 34 de la douille 10 et les contacts de jonction 22 correspondants (partie supérieure de la fig. 1) et que les contacts de jonction 22 soient libérés à l'encontre de la résistance des ressorts 32. Auparavant, les parties renflées 36 ont été libérées de la plaque 18 et la connexion électrique des contacts 34 entre eux supprimée. La fiche 12 peut être équipée de contacts fixes 34, mais il est également possible de guider les différents contacts comme dans le cas de la douille 10, à l'aide de ressorts de pression qui présentent alors, de manière préférentielle, une constante de ressort supérieure aux ressorts 40 et/ou aux ressorts 32 de façon à pouvoir précontraindre les contacts de douille 34 lors de l'opération d'enfichage. Une forme d'exécution alternative de la douille et de la fiche est illustrée à la figure 2. Dans ce cas, les contacts de douille 34 sont montés fixes dans le corps isolant 16 et le corps isolant 16 est lui-même rendu déplaçable dans le bol- tier 14 sous l'action d'un ressort de pression 40. A cet ef- fet, le corps isolant 16 présente à sa périphérie, un épaule- ment 50, ce qui donne à son tour une sorte de canal annulaire 51 qui abrite le ressort de pression 40. Le corps isolant 16 est plus étroit que dans l'exemple d'exécution selon la fi- gure 1 de façon à garantir une mobilité entre la plaque 18 et le fond 20. Pour des questions de montage, le fond 20 est réalisé en deux parties. Une autre différence par rapport à l'exemple d'exécution selon la figure 1 réside en ce que, dans la zone des ouver- tures 44, des lamelles métalliques 52 sont disposées sur la plaque 18, les différentes lamelles, à l'état enfiché (par- tie supérieure de la fig. 2), étant à une certaine distance de la surface inclinée de l'ouverture 44. Ceci présente l'a- vantage qu'à l'état non enfiché (partie inférieure de la fig. 2), les parties renflées 36 des contacts font contact avec les lamelles 52 pour être ensuite comprimées, contre la force de leur ressort, contre la surface inclinée de l'ouverture correspondante 44, ce qui permet d'obtenir une connexion électrique particulièrement intense avec un positionnement simultané des contacts 34 par rapport à la plaque 18. Chaque lamelle 52 est concentrique à l'axe central du contact 34 correspondant. La figure 2 montre également que les contacts 34 de la fiche 12 sont contraints à l'encontre de la force des ressorts 54 correspondants en direction de la douille 12 et sont logés dans des ouvertures correspondantes 56 du corps isolant 16 de manière à être déplaçables axialement. Alors que l'état non enfiché correspond essentiellement à celui de la figure 1, les contacts 34 de la fiche 12, lors de l'enfichage de la douille 10 et de la fiche 12, sont comprimés axialement à l'encontre de la force de ressort 54 vers l'ex- trémité côté jonction, ce qui permet de mieux compenser les tolérances de manière à obtenir un état d'enfichage sûr dans la position dB verrouillage entre la douille 10 et la fiche 12. Dans l'exemple d'exécution selon la figure 2, on a égale- ment la garantie qu'immédiatement après l'établissement du contact des contacts 34 correspondants de la fiche 12 et de la douille 10, les parties renflées électroconductrices 36 des contacts 34 sont séparées des lamelles 52, respective- ment de la plaque 18 avant que les contacts 30 n'entrent en contact par leurs extrémités 34b, avec les contacts de jonc- tion 22. Comme la description fonctionnelle qui précède le montre, les surfaces correspondantes de chaque partie renflée 36 n'entrent qu'en contact superficiel avec la surface inclinée correspondante de l'ouverture 44, ce qui empêche tout frotte- ment. La forme conique permet également un centrage. En outre, si le corps isolant 16 est ua moins fabriqué en partie à par- tir d'un matériau élastique, les tolérances éventuelles peu- vent être compensées. La disposition décrite des contacts 34 permet d'agencer une grande quantité de contacts sur un es- pace minimum à l'intérieur du boîtier 14. 1l REVENDICATIONS 1. Fiche (12) et/ou douille (10) destinées à un connecteur électrique, caractérisées en ce qu'elles comportent plusieurs contacts en forme de broche (34) parallèles à l'axe longitu- dinal central et séparés les uns des autres, qui sont dispo- sés de manière déplaçable dans le sens axial entre une posi- tion de contact avec des contacts de jonction correspondants (22), ainsi que les contacts (34) de l'autre partie du connec- teur et une position de déverrouillage sans établissement de contact correspondant, et des ouvertures (44) pratiquées dans une plaque réalisée dans un matériau électroconducteur, sen- siblement perpendiculaire par rapport aux contacts (34), fixée sur un boîtier (14) électroconducteur, les contacts (34) é- tant guidés de manière telle qu'en position de déverrouillage ils viennent en butée contre la plaque (18) sous précontrain- te par une partie renflée électroconductrice (36) mais sont, pour le reste, configurés et disposés de manière à être iso- lés électriquement vis-à-vis de la plaque (18). 2. Fiche et/ou douille selon la revendication 1, caracté- risée en ce que les ouvertures (44) sont chanfreinées coni- quement sur la face tournée vers la partie renflée (36) des contacts (34) et les parties renflées (36) des contacts (34) comportent des surfaces inclinées correspondantes. 3. Fiche et/ou douille selon la revendication 1 ou 1, ca- ractérisée en ce que les surfaces correspondantes d'ouvertu- res (44) et/ou des parties renflées (36) sont recouvertes par des lamelles élastiques (52) électroconductrices. 4. Fiche et/ou douille selon la revendication 3, caracté- risée en ce que les lamelles (52) sont essentiellement con- centriques par rapport à l'axe longitudinal central du con- tact (34) correspondant. 5. Fiche et/ou douille selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les contacts (34) sont montés mutuellement isolés électriquement dans un corps isolant com- mun (16), à l'intérieur du boîtier (14). 6. Fiche et/ou douille selon la revendication 5, caracté- risée en ce que le corps (16) est monté déplaçable entre des butées fixes sur le boitier (20, 18), à l'encontre de la for- ce d'un ressort (40). 7. Fiche et/ou douille selon les revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que les différents contacts (34) sont mon- tés déplaçables entre des butées fixes sur le corps (42, 18) à l'encontre de l'action des ressorts correspondants (40). 8. Fiche et/ou douille selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les contacts (34) sont configurés et disposés de manière à n'être en liaison électrique avec les contacts de jonction corrrespondants (22) qu'à l'état complètement enfiché du connecteur. 9. Fiche et/ou douille selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les contacts (34) et/ou les contacts de jonction correspondants (22) sont configurés élastiquement sur leurs surfaces frontales correspondantes. 10. Fiche et/ou douille selon la revendication 9, caracté- risée en ce que les surfaces frontales ont la forme de creu- sets et présentent des lamelles radiales fixées sur les bords et flexibles à leur extrémité intérieure libre. 11. Fiche et/ou douille selon une des revendications 5 à , caractérisée en ce que le corps (16) accueillant les con- tacts (34) est constitué d'un matériau déformable du moins à son extrémité côté enfichable. 12. FIche et/ou douille selon une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que les contacts de jonction (22) à l'extérieur de leur zone de contact avec les contacts (34) présentent une gaine isolante électrique et le corps (16) accueillant les contacts (34) est formé d'éléments électro- conducteurs, qui à l'état non enfiché du connecteur, court- circuitent différents contacts de jonction (22) dans un or- dre présélectionnable, tandis que les éléments à l'état en- fiché du connecteur buttent contre la gaine isolante des contacts de jonction (22).