Brevet FR2685134A1 — publié le 19930618

i Connecteur de section polygonale comportant deux éléments de connecteur positionnables automatiquement l'un par rapport à l'autre en cours d'accouplement. La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux connecteurs de section polygonale, comportant un premier élément de connecteur ou élément mâle et un second élément de connecteur ou élément femelle accouplables de façon amovible l'un avec l'autre pour établir une continuité de liaison, ces éléments mâle et femelle étant supportés par des supports respectifs et étant accouplables l'un avec l'autre par rapprochement des supports respectifs selon une direction approximativement parallèle à la direction d'accouplement des deux éléments. L'invention s'applique aussi à des connecteurs électriques et/ou à des connecteurs fluidiques (hydrauliques ou pneumatiques) agencés pour établir une continuité entre deux lignes respectivement électriques ou fluidiques. L'invention se situe en particulier dans le cas o l'accouplement des deux éléments de connecteur est obtenu par rapprochement de leurs supports respectifs alors même que lesdits supports peuvent -notamment en raison des jeux normalement admis occuper des positions relatives telles que les deux éléments de connecteur sont présentés l'un devant l'autre en position de mésalignement (décalage transversal et/ou inclinaison mutels). De telles circonstances se rencontrent par exemple en télérobotique, soit que l'accouplement des deux éléments de connecteur est effectué par des bras manipulateurs télécommandés ou à fonctionnement automatique, soit que cet accouplement est obtenu au cours de l'accostage des deux supports respectifs des éléments de connecteur. L'invention vise donc à proposer des moyens permet- tant d'assurer un accouplement correct des deux éléments de connecteurs en toutes circonstances, y compris lorsqu'ils sont mutuellement décalés et/ou inclinés lors de leur présentation. A cette f in, l'invention propose un connecteur de section polygonale, comportant un premier élément de connecteur ou élément mâle et un second élément de connec- teur ou élément femelle accouplables de façon amovible l'un avec l'autre pour établir une continuité de liaison, ces éléments mâle et femelle étant supportés par des supports respectifs et étant accouplables l'un avec l'autre par rapprochement des supports respectifs selon une direction approximativement parallèle à la direction d'accouplement des deux éléments, lequel connecteur, étant agencé con- formément à l'invention, se caractérise essentiellement: en ce qu'au moins un élément de connecteur est monté de façon flottante sur son support; en ce qu'un élément de connecteur est équipé de moyens de centrage par rapport à l'autre élément qui comportent une surface inclinée vers l'avant par rapport à la direction d'accouplement, avec un profil axial apte à prépositionner ledit élément, présenté décalé et/ou incliné, en regard de l'autre élément; et en ce que l'élément femelle et/ou l'élément mâle sont munis de moyens d'alignement de l'élément mâle dans l'élément femelle. Dans un mode de réalisation préféré, c'est l'élément femelle qui est équipé de moyens de centrage de l'élément mâle, et lesdits moyens de centrage comprennent une première jupe qui est évasée vers l'avant avec un profil axial apte à prépositionner ledit élément mâle, présenté décalé et/ou incliné, en regard de l'élément femelle. Avantageusement, la jupe évasée est discontinue et est constituée de tronçons de jupe évasée situés aux angles de l'élément femelle; en particulier, dans le cas courant d'éléments de connecteur de section quadrangulaire rec- tangle, on peut prévoir que les tronçons de jupe évasée s'étendent angulairement chacun sur environ 90 . L'élimination des parties de la jupe qui ne sont pas appelées à avoir un rôle fonctionnel permet d'alléger l'élément femelle et également rend plus faciles des conformations particulières, éventuellement complexes, de la jupe évasée En particulier, ces tronçons de jupe peuvent avoir un profil rectiligne ou incurvé, et dans ce cas présenter une courbure continue ou variable, le profil approprié étant déterminé pour obtenir le centrage souhaité de l'élément mâle en fonction des efforts de rapprochement développés et des limites admissibles dans le décalage et/ou l'inclinaison mutuels initiaux. De façon souhaitable, les moyens d'alignement comprennent des moyens de préalignement de l'élément mâle dans l'élément femelle comportant une seconde jupe qui est de section polygonale, située en aval (dans le sens d'accou- plement de l'élément mâle dans l'élément femelle) de la surface inclinée et destinée à recevoir l'élément mâle précentrée par la susdite surface inclinée, cette seconde jupe et l'élément mâle étant équipés de reliefs com- plémentaires de préalignement de l'élément mâle dans ladite seconde jupe. Grâce à la mobilité relative d'au moins l'élément mâle et grâce à au moins deux niveaux de positionnement conférés par la structure particulière adoptée pour l'élément femelle, on est assuré de pouvoir effectuer l'accouplement complet et effectif de l'élément mâle et de l'élément femelle sans endommagement de leurs contacts électriques ou des structures des éléments de connecteur. En outre, la phase de préalignement peut s'étendre sur une distance axiale relativement courte en choisissant des moyens appropriés tels que ceux mentionnés plus loin et il n'en résulte pas un accroissement notable de la longueur axiale de l'élément femelle de connecteur. Dans une réalisation simple, les reliefs com- plémentaires de préalignement sont prévus sur des faces coopérantes de la seconde jupe et de l'élément mâle et comprennent des clavettes et des gorges de formes com- plémentaires; avantageusement, pour obtenir un préalignement correct avec un minimum de moyens et surtout pour réduire le développement axial desdits moyens, on prévoit des reliefs complémentaires de préalignement sur les grandes faces coopérantes de la seconde jupe et de l'élément mâle lorsque ceux-ci sont de section quadrangulaire rec- tangle. De façon souhaitable également, les moyens d'aligne- ment comprennent en outre des moyens d'alignement fin de l'élément mâle dans l'élément femelle comportant, en aval des reliefs complémentaires de préalignement, des reliefs complémentaires de guidage d'alignement fin de l'élément mâle dans ladite seconde jupe. Toujours dans le souci d'obtenir une réalisation simple, les reliefs complémentaires de guidage d'alignement fin sont prévus sur des faces coopérantes de la seconde jupe et de l'élément mâle et comprennent des clavettes et gorges de formes complémentaires, les clavettes ou les gorges présentant un profil axial variable avec au moins une rampe apte à assurer le passage d'un guidage de préalignement à un guidage d'alignement fin de l'élément mâle dans l'élément femelle De façon souhaitable, pour réduire la course nécessaire pour l'obtention de l'alignement f in, les reliefs de guidage d'alignement fin sont prévus sur toutes les faces coopérantes de la seconde jupe et de l'élément mâle. Pour réduire le risque -inhérent à la conformation polygonale des éléments mâle et femelle de coincement de l'élément mâle lors de sa pénétration dans l'élément femelle et pour réduire également le frottement de l'élément mâle sur la jupe évasée de l'élément femelle lors de la phase de centrage, il est souhaitable que les angles de l'élément mâle et de l'élément femelle soient arrondis. Toujours pour réduire les risques de coincement de l'élément mâle dans l'élément femelle, il est souhaitable également que l'un et/ou l'autre des éléments mâle et femelle soient montés sur leurs supports respectifs de façon flottante de manière à présenter ensemble au moins deux degrés de liberté en translation et au moins deux degrés de liberté en rotation par rapport à leurs supports. Enfin, pour faciliter la phase de centrage de l'élément mâle par rapport à l'élément femelle, on peut prévoir que les parties frottantes de la surface inclinée d'un élément de connecteur et de l'autre élément de connecteur soient constituées en ou munies d'un revêtement en matériaux à faible coefficient de frottement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré donné uniquement à titre d'exemple nullement limitatif; dans cette description on se réfère aux dessins annexés sur lesquels: les figures 1 et 2 sont des vues de l'élément mâle de connecteur montré respectivement en vue de dessus et en vue de côté en coupe selon la ligne II-II de la figure 1; les figures 3 et 4 sont des vues de l'élément femelle de connecteur montré respectivement en vue de dessus et en vue de côté en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3; les figures 5 et 6 illustrent la phase de centrage de l'élément mâle par rapport à l'élément femelle, respectivement en vue de dessus et en vue de côté en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5; les figures 7 et 8 illustrent la fin de la phase de centrage de l'élément mâle par rapport à l'élément femelle, respectivement en vue de dessus et en vue de côté en coupe selon la ligne VIII-VIII de la figure 7; la figure 9 illustre, en vue de côté en coupe, le début de la phase de préalignement de l'élément mâle dans l'élément femelle; la figure 10 illustre, en vue de côté en coupe, le début de la phase d'alignement fin de l'élément mâle dans l'élément femelle; et la figure 11 illustre, en vue de côté en coupe, la fin de la phase d'alignement fin de l'élément mâle dans l'élément femelle. En se référant tout d'abord aux figures 1 et 2, un élément mâle de connecteur 1 -qui à titre d'exemple est de section rectangulaire (dont seul le boîtier est représenté par souci de clarté des dessins) est monté de façon flot- tante sur un support 2. Les moyens aptes à assurer un montage flottant de l'élément de connecteur 1 doivent être en mesure de lui plusieurs degrés de liberté en translation et/ou rotation par rapport au support 2 Avantageusement, ils assurent au moins quatre degrés de liberté, savoir au moins deux degrés de liberté en translation selon les axes X, Y et au moins deux degrés de liberté en rotation autour des axes X et Y; de préférence, ils assurent six degrés de liberté, savoir trois degrés de liberté en translation selon les axes X, Y et Z et trois degrés de liberté en rotation autour des axes X, Y et Z Selon la convention adoptée sur les figures 1 et 2, l'axe X est perpendiculaire aux grands côtés 4 de l'élément mâle 1, l'axe Y est perpendiculaire aux petits côtés 5, et l'axe Z (direction axiale du connecteur) est perpendiculaire aux axes X et Y et correspond approximative- ment à la direction F de l'accouplement avec l'élément femelle. Les moyens en question peuvent être agencés de toute manière appropriée connue de l'homme de l'art et n'ont pas à être pris en considération, en eux-mêmes, dans le cadre de la présente invention Pour simplifier, ils sont schématisés sur les figures 1 et 2 par l'élément 3 localisé à la convergence des axes X, Y et Z. Les angles 6 des faces externes de l'élément mâle 1 sont arrondis Les faces externes sont munies de gorges axiales (parallèles à l'axe Z) de la manière suivante: les grandes faces 4 sont munies chacune de deux gorges de préalignement 7 situées symétriquement de part et d'autre du plan défini par les axes X et Z tandis que les deux grandes faces 4 et les deux petites faces 5 sont munies chacune d'une gorge d'alignement fin 8 située en position centrée. En se référant maintenant aux figures 3 et 4, un élément femelle de connecteur 9 de section complémentaire de celle de l'élément mâle 1 - ici de section rectangulaire- (dont seul le boîtier est représenté par souci de clarté) est conformé de façon complémentaire à l'élément mâle 1 de manière que celui-ci puisse y pénétrer pour réaliser l'établissement de liaisons entre deux lignes à réunir, par exemple, mais non exclusivement deux lignes électriques (non représenté). L'élément femelle 9 est muni d'une jupe antérieure évasée vers l'avant et faisant saillie vers l'avant. Cette jupe épouse le contour rectangulaire de l'élément femelle et est arrondie dans les angles Comme cela ap- paraîtra plus loin, seules les parties d'angle de la jupe 10 sont fonctionnellement utiles et il est possible de constituer la jupe 10 sous forme discontinue, en éliminant les parties rectilignes s'étendant le long des côtés de l'élément femelle 9 et en ne laissant subsister que les parties d'angle 11 Chacune de celles-ci s'étend alors angulairement sur environ 90 Non seulement il en résulte un allégement de l'élément femelle, mais en outre il est plus aisé de donner aux parties d'angle 11 un profil approprié qui peut être complexe Sur la figure 4, chaque partie d'angle 11 de la jupe est représentée avec un profil rectiligne; toutefois des profils incurvés peuvent également être retenus, comme par exemple un profil cir- culaire (chaque partie d'angle pouvant alors correspondre approximativement à un huitième de sphère); on peut également avoir recours à des profils de courbures variables de manière à moduler le guidage de l'élément mâle. La jupe évasée 10 est raccordée à une seconde jupe 12, de section rectangulaire, à parois parallèles, qui en pratique constitue ou prolonge le boîtier de l'élément femelle 9 La seconde jupe 12 possède des grandes parois 13 et des petites parois 14 qui se raccordent par des angles arrondis 15 de même rayon que les angles 6 de l'élément mâle 1. La face intérieure des grandes parois 13 sont munies de nervures ou clavettes de préalignement 16 qui sont disposées symétriquement par rapport au plan défini par les axes X et Z et qui sont conformés pour coopérer avec les gorges de préalignement 7 de l'élément mâle La face intérieure des grandes parois 13 et des petites parois 14 est en outre munie de nervures ou clavettes 17 d'alignement fin qui sont disposées en position centrée sur les parois et qui sont conformées pour coopérer avec les gorges d'alignement 8 de l'élément mâle. En outre, chaque nervure ou clavette d'alignement 17 présente un profil longitudinal variable, avec une partie antérieure 18 relativement étroite, une partie postérieure 19 relativement large de même largeur que la gorge d'aligne- ment 8 de l'élément mâle et une partie intermédiaire 20 de largeur variable formant came, qui les réunit. En se référant aux figures 5 à 11, on va maintenant expliquer le processus d'accouplement de l'élément mâle 1 à l'élément femelle 9. Comme représenté aux figures 5 et 6, l'élément mâle 1 est supposé être présenté devant l'élément femelle 9 en étant décalé transversalement par rapport à celui-ci (voir figure 5) tout en étant incliné par rapport à celui-ci (angle A du support 2 de l'élément mâle par rapport au plan de support de l'élément femelle 9). Au cours du mouvement de rapprochement mutuel (flèche F) des éléments mâle 1 et femelle 9, l'élément mâle 1 vient buter contre la jupe évasée 10 De par la forme et/ou l'inclinaison de la jupe 10, il en résulte un bascule- ment de l'élément mâle 1 par rapport à son support 2 en même temps qu'un glissement dudit élément mâle sur la face de la jupe, ces mouvements combinés amenant l'élément mâle 1 au voisinage de l'orifice de l'élément femelle 9, dans une position approximativement centrée par rapport à celui-ci (figures 7 et 8) Le glissement de l'élément mâle 1 contre la jupe évasée 10 peut être facilité en constituant ou en revêtant leurs parties respectives en contact de matériaux à faible coefficient de frottement (non montré). A ce stade, l'élément mâle 1 peut présenter, par rapport à l'élément femelle, une inclinaison telle qu'il pourrait commencer à pénétrer dans l'élément femelle 1 bien que n'étant pas encore parfaitement centré par rapport à celui-ci; les clavettes 16, tant qu'elles ne sont pas en coïncidence avec les gorges 7, empêchent la pénétration de l'élément mâle. Finalement, l'élément mâle 1, toujours guidé par la jupe évasée 10, finit par venir en coïncidence avec l'ouver- ture de la seconde jupe 12 de l'élément femelle 9 et les gorges 7 de l'élément mâle sont alors en coïncidence avec les clavettes 16 de la jupe 12 Le préalignement desdits élément est ainsi assuré et l'élément mâle peut alors pénétrer dans l'élément femelle (figure 9). A ce stade, les parties antérieures 18 des clavettes d'alignement 17 peuvent également être engagées dans les gorges d'alignement 8 et, en raison de leur relative étroitesse par rapport aux gorges, peuvent elles aussi contribuer au préalignement. Le mouvement se poursuivant, les gorges d'alignement 8 viennent glisser sur les parties de came 20 des clavettes d'alignement 17 (fig 10), ce qui conduit à un alignement fin de l'élément mâle par rapport à l'élément femelle. Les deux éléments 1 et 9 étant maintenant parfaite- ment parallèles, leur accouplement peut s'achever (figure 11), alors que le support 2 est toujours incliné (A) par rapport au plan de support de l'élément femelle 9. A ce stade peut commencer l'établissement des liaisons souhaitées qui est obtenu au long d'une course supplémentaire (non représenté). Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. En particulier, on notera que l'élément mâle et/ou l'élément femelle de connecteur peuvent être montés flot- tants sur leurs supports respectifs, et les degrés de libertés en translation et en rotation peuvent être tous affectés à l'un d'eux ou bien être répartis entre les deux. De plus, dans la description qui précède d'un mode de réalisation préféré de l'invention, il est prévu d'équiper l'élément femelle d'une jupe évasée vers l'avant. Toutefois, la même fonction peut être attribuée à l'élément mâle qui à cet effet peut être muni de parois inclinées convergeant vers l'avant et aptes à coopérer avec les bords des parois (non inclinées) de l'élément femelle Il convient donc que l'un des deux éléments présente des surfaces inclinées, évasées pour l'élément femelle ou convergentes pour l'élément mâle. il REVENDICATIONS 1 Connecteur de section polygonale, comportant un premier élément de connecteur ou élément mâle ( 1) et un second élément de connecteur ou élément femelle ( 9) accouplables de façon amovible l'un avec l'autre pour établir une continuité de liaison, ces éléments mâle et femelle étant supportés par des supports respectifs et étant accouplables l'un avec l'autre par rapprochement des supports respectifs selon une direction approximativement parallèle à la direction d'accouplement des deux éléments, caractérisé: en ce qu'au moins un élément de connecteur est monté de façon flottante sur son support; en ce qu'un élémentde connecteur est équipé de moyens de centrage par rapport à l'autre élément qui comportent une surface inclinée vers l'avant par rapport à la direction d'accouplement, avec un profil axial apte à prépositionner ledit élément, présenté décalé et/ou incliné, en regard de l'autre élément; et en ce que l'élément femelle et/ou l'élément mâle sont munis de moyens ( 7, 16; 8, 17) d'alignement de l'élément mâle dans l'élément femelle. 2 Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que: l'élément femelle ( 9) est équipé de moyens de centrage de l'élément mâle ( 1), et lesdits moyens de centrage comprennent une première jupe ( 10) qui est évasée vers l'avant avec un profil axial apte à prépositionner ledit élément mâle, présenté décalé et/ou incliné, en regard de l'élément femelle. 3 Connecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la jupe évasée ( 10) est discontinue et est constituée de tronçons ( 11) de jupe évasée situés aux angles de l'élément femelle. 4 Connecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments mâle et femelle sont de section quadrangulaire rectangle et en ce que les tronçons ( 11) de jupe évasée s'étendent angulairement chacun sur environ 90 . Connecteur selon l'une quelconque des revendica- tion 1 à 4, caractérisé en ce que les susdits moyens d'alignement comprennent des moyens de préalignement de l'élément mâle dans l'élément femelle comportant une seconde jupe ( 12) qui est de section polygonale, située en aval (dans le sens d'accouplement de l'élément mâle dans l'élément femelle) de la surface inclinée ( 10) et destinée à recevoir l'élément mâle précentrée par la susdite surface inclinée, cette seconde jupe ( 12) et l'élément mâle ( 1) étant équipés de reliefs complémentaires ( 7, 16) de préalignement de l'élément mâle dans ladite seconde jupe. 6 Connecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les reliefs complémentaires de préalignement sont prévus sur des faces coopérantes de la seconde jupe et de l'élément mâle et comprennent des clavettes ( 16) et des gorges ( 7) de formes complémentaires. 7 Connecteur selon la revendication 6,caractérisé en ce que des reliefs complémentaires de guidage de préalignement sont prévus sur les grandes faces coopérantes ( 13, 4) de la seconde jupe et de l'élément mâle qui sont de section rectangulaire 8 Connecteur selon l'une quelconque des revendica- tions 5 à 7, caractérisé en ce que les dusdits moyens d'alignement comprennent en outre des moyens d'alignement fin de l'élément mâle dans l'élément femelle comportant, en aval des reliefs complémentaires de préalignement, des reliefs complémentaires ( 8, 17) de guidage d'alignement fin de l'élément mâle dans ladite seconde jupe. 9 Connecteur selon la revendications 8, caracté- risé en ce que des reliefs complémentaires ( 8, 17) de guidage d'alignement fin sont prévus sur des faces coopérantes de la seconde jupe et de l'élément mâle et comprennent des clavettes ( 17) et gorges ( 8) de formes complémentaires, les clavettes ou les gorges présentant un profil axial variable avec au moins une rampe apte à assurer le passage d'un guidage de préalignement à un guidage d'alignement fin de l'élément mâle dans l'élément femelle. 10 Connecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que des reliefs de guidage d'alignement fin sont prévus sur toutes les faces coopérantes ( 13, 14; 4, 5) de la seconde jupe et de l'élément mâle. 11 Connecteur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 10, caractérisé en ce que les angles ( 6, 15) de l'élément mâle et de l'élément femelle sont arrondis. 12 Connecteur selon 1 'une quelconque des revendica- tions 1 à 11, caractérisé en ce que l'un et/ou l'autre des éléments de connecteur sont montés sur leurs supports respectif de façon flottante de manière à présenter en- sembles au moins deux degrés de liberté en translation et au moins deux degrés de liberté en rotation par rapport à leurs supports. 13 Connecteur selon 1 'une quelconque des revendica- tions 1 à 12, caractérisé en ce que les parties coopérantes de la surface inclinée d'un élément de connecteur et de l'autre élément de connecteur sont constituées en ou munies d'un revêtement en matériaux à faible coefficient de frottement.