Brevet FR2721144A1 — publié le 19951215

L'invention concerne un dispositif d'accouplement et de verrouillage d'une fiche et d'une embase de connecteur. L'invention s'applique plus particulièrement au domaine des connecteurs sous-marins, et de façon encore plus précise aux connecteurs sousmarins télémanipulables. Dans la présente invention, le terme connecteur doit être entendu dans son acceptation la plus large. Il englobe tout aussi bien les connecteurs pour la transmission de signaux électriques ou optiques, d'énergie électrique, d'air, de fluides ou de tout autre médium. Certaines industries, comme l'industrie du pétrole par exemple, utilisent couramment de tels dispositifs en milieu sous-marin. Outre les fonctionalitès que l'on attend habituellement de tels dispositifs, fonction de l'application précis considérée, ceux-ci doivent en outre répondre à des exigences spécifiques. car ils sont accouplés et désaccouplés dans des conditions d'accessibilité très difliciies Dans un certain nombre de cas, il.. ne peuvent pas d'ailleurs étre manipulés directement par des opérateurs humains. En effet, ces dispositifs reposent le plus souvent sur le fond de la mer, à des profondeurs pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres. La manipulation ne peut alors s'effectuer qu'en ayant recours à des engins sous-marins voire des robots téléguidés. Dans ce dernier cas, la vision est assurée à l'aide de caméras de télévision. On mesure aisément les difficultés rencontrées lors des opérations de connexions-déconnexions précitées. Il est tout d'abord nécessaire d'aligner, l'une par rapport à l'autre, l'embase et la fiche, angulairement et axialement, ce avec une grande précision. L'ne fois cet alignement obtenu, il reste, en autre, à verrouiller les deux organes accouplés, pour compléter l'opération de connexion. Enfin, lors de la déconnexion, il est nécessaire de déverrouiller la fiche de l'embase, ce qui n'est pas exempt de difficultés, comme indiqué ci-après. La demande de brevet PCT \ O-A-92/12554 (ELECTRONIC SERVICES LTD.) divulgue un connecteur télémanipulable sous-marin destiné aux applications précitées. Selon cette demande de brevet PCT, il est proposé - de munir la partie accouplement de la fiche d'un renflement suivi d'une zone de diamètre réduit, ce qui autorise un désalignement axial d'introduction et un repilotage angulaire de la fiche lors de l'introduction de la fiche dans l'embase qui comporte pour sa part une partie tubulaire, de réception de la fiche, de diamètre décroissant; - de disposer sur le diamètre externe de la fiche un pion de détrompage axial reçu dans une rainure périphérique axiale interne de l'embase, et, - de munir la fiche d'une bague annulaire ressort s'encliquetant dans une gorge de l'embase afin de réaliser le verrouillage de la fiche et de l'embase. Ce dispositif remplit la plupart des exigences propres aux applications sous-marines, cependant, il subsiste des difficultés. En premier lieu, la force nécessaire au désaccouplement est variable. Elle dépend du profil de la bague et de son élasticité. D'autre part, en cas de présence de corps étrangers, tels que grains de sable, le désaccouplement peut s'a -érer impossible. Il ne faut pas en effet oublier que le dispositif repose le plus souvent sur le fond de la mer, donc à proximité des matériaux le constituant. notamment du sable ou de la vase. De toute façon, quel que soit le soin lequel avec les opérations de connexion ont été réalisées, le dispositif est ensuite soumis aux iniNuences du milieu notamment l'eau de mer, éventuellement siège de courants. peut transporter les corps étrangers précités et les déposer dans les interstices accessibles des pièces constitutives du connecteur. La présente invention, tout en conservant les avantages des dispositifs de l'art connu, se fixe pour but d'en pallier les inconvénients et dont certains ont été rappelés. Elle se fixe plus particulièrement pour but un dispositif d'accouplement et de verrouillage d'une fiche et d'une embase de connecteur insensible à l'entrée d'éléments étranger et laissant le dispositif de déverrouillage accessible de l'extérieur, ce qui laisse la possibilité d'intervenir en cas de dysfonctionnement. Pour ce faire, selon une première caractéristique importante, l'invention prévoit notamment, côté fiche, un organe de détrompage constitué par une double clavette entourant un doigt de déverrouillage disposé à l'extrémité d'un élément mobile de commande de déverrouillage. Selon une seconde caractéristique importante, l'invention prévoit, côté embase, une fente axiale de réception de la clavette de détrompage et une tige élastique formant ressort terminée par un doigt de verrouillage. Dans un mode de réalisation préféré, appliqué à la réalisation de connecteurs sous-marin télémanipulables, il est présm en outre un bras de télémanipulation. L'invention a donc pour objet un dispositif d'accouplement et de verrouillage d'une fiche et d'une embase de connecteur, ladite embase comprenant un corps comportant une enceinte interne dans lequel peut être inséré le corps de ladite fiche pour réaliser le dit accouplement, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins une paire de premiers et seconds moyens de verrouillage complémentaires, en ce que lesdits premiers moyens de verrouillage comprennent une fente longitudinale, réalisée sur la partie avant du corps de l'embase et s'étendant une première longueur déterminée, et une tige élastique disposée à l'intérieur de ladite fente solidaire en sa partie arrière du corps de l'embase et portant sur sa partie avant un doigt formant crochet, en ce que les seconds moyens comprennent deux organes en vis à vis formant une double clavette, d'une seconde longueur déterminée disposée sur la paroi extérieure du corps de la fiche et, entre cesdits organes, un doigt de déverrouillage mobile supporté par une tige de commande, en ce que ladite fente définit un canal de largeur suffisante pour laisser pénétrer lesdites clavettes, en ce qu'au moins la face avant du doigt formant crochet porté par ladite tige elastique est dote d'un profil en pente douce de manière à être soulevé par la face avant des dites clavettes lors de l'insertion de la fiche dans l'embase et en ce que les faces arrieres des clavettes et dudit doigt ont des profils complémentaires abruptes de maniere a ce que, après avoir franchi sur ladite seconde longueur déterminée, par est eifet el asti que, ladite tige élastique formant ressort replace le doigt formant crochet en sa position initiale et verrouille la fiche dans l'embase, les faces arrières étant alors en butée l'une contre l'autre; la position desdites clavettes et la valeur de ladite seconde distance déterminée étant telles que ledit verrouillage se produit lorsque la fiche est entièrement enfoncée dans le corps de l'embase et ledit accouplement réalisé. L'invention a encore pour objet un connecteur sous-marin télémanipulable comprenant un tel dispositif. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui suit en référence aux figures annexées, et parmi lesquelles - La figure l illustre, en vue de côté et en coupe partielle, un exemple de réalisation d'une fiche de connecteur selon un mode préféré de l'invention; - La figure 2 illustre, en xue de dessus, la fiche de connecteur de la figure 1; - la figure 3 illustre nue de face, un élément de détail concernant la fiche des figures 1 et 2; - La figure 4 illustre en coupe partielle longitudinale un exemple de réalisation d'une embase de connecteur selon un mode préféré de l'invention; - Les figures 5a à 5c illustrent schématiquement les phases principales de l'accouplement et du verrouillage d'une fiche et d'une embase conforme à l'invention; - La figure 5d illustre schématiquement le déverrouillage d'une fiche et d'une embase conforme à l'invention. La partie fiche d'un exemple de réalisation d'un connecteur selon un mode de réalisation préféré de l'invention va tout d'abord être décrite en relation avec les figures 1 à 3 La figure 1 illustre une telle fiche, sue de côté, en coupe partielle, et la figure '. "ue de haut. La fiche comprend un corps principal 10 que l'on peut diviser arbitrairement en trois parties une partie avant 100, une partie centrale 101 et une partie arrière 102. Le corps ' D de la fiche 1 présente une forme sensiblement cylindrique d'axe de révolution longitudinal A La partie avant 100 est dotée d'une extrémité 1000 de forme biseai,':ée qui permet. de façon classique, comme indiqué ci-après, une introduction plus aisée dans l'embase à accoupler. Enfin sur la partie arrière 102, vient se greffer un organe 102 de raccordement à des circuits extérieurs au connecteur. Il peut s'agir, comme il a été rappelé, soit de circuits fluidiques, pneumatiques ou similaires, soit de circuits optiques (par exemple un faisceau de fibres optiques), soit encore de circuits électriques véhiculant des signaux d'information ou de l'énergie électrique. De façon avantageuse, l'organe 103, de forme également sensiblement cylindrique, a pour axe de révolution un axe incliné d'un angle a par rapport à l'axe , l'angle Ct étant compris dans une gamme typique de 40 à 60 Cette disposition permet de laisser libre une zone entourant latéralement la fiche 1 (u = 90) et une zone dans le prolongement arrière de la fiche 1 (Ct =0). Cette configuration, en soi, est classique et ne s'écarte pas fondamentalement de celle adoptée pour les connecteurs de l'art connu. Le corps 10 de la fiche 1 est en outre lié à un bâti de maintien 12. Celuici est mobile et peut être animé d'un mouvement de translation le long du corps 10 de la fiche, d'amplitude limitée. Selon une caractéristique importante de l'invention, le corps 10 la fiche 1 est munie d'un organe de détrompage 1 1 constitué d'une double clavette, 110-113, entourant un doigt de déverrouillage 111, disposé lui-même à l'extrémité d'une tige de commande 112 actionnée par le bâti de maintien 12 du corps 10 de la fiche. La tige peut être animée d'un mouvement de translation suivant une direction parallèle à l'axe A, puisqu'elle est entraînée par le bâti 12, et permettre ainsi le déverrouillage de la fiche couplée à l'embase de la manière qui sera explicité ci-après. La figure 3 est une coupe partielle, suivant un plan orthogonal à l'axe A, de la partie centrale 101 du corps 10 de la fiche 1. Cette figure 3 met en évidence la disposition du doigt 111 entre les deux clavettes 110 et 113. Si on se reporte à nouveau à la figure 1, on constate que le doigt 111 forme une sur-épaisseur par rapport à la face supérieure de la tige de commande 112, du moins par rapport à l'extrémité de cette tige. Le doigt 110 est doté d'un profil avant présentant une transition abrupte et d un profil arrière présentant une transition douce. En ce qui concerne les deux clavettes 110 et 113, les profils avant et arrière (1101 et 1 lûO pour la clavere 1 in. cette clavette 110 étant la seule visible sur la figure 1) présentent tous deux un profil a variation abrupte, le profil avant étant légèrement arrondi dans sa parte haute. Pour les clavettes, 110 et 113, et le doigt 111, il peut s'agir de profils continûment variables (courbes) ou constitués chacun de deux segments droits. ou plus. de pentes différentes, comme illustré sur la figure 1. Dans le mode de réalisation proféré de la fiche 1 illustrée par les figures 1 et 2, celle-ci est munie d'un organe de telémanipulation 13. Celui-ci comprend, sur sa partie arrière, un bras de telémanipulation 130, muni d'une poignée 1300 de forme classique. Ce bras 130 s'étend, en position normale de repos, suivant un axe confondu avec l'axe A. Le bras de télémanipulation 130 est relié, via une première articulation élastique 131, à une fourche ou arceau 132. Cette fourche 132 est reliée à son tour, via une seconde articulation elastique 133, au bâti de maintien 12 du corps 10 de la fiche. L'ensemble forme donc une articulation à la cardan qui permet d'agir sur ledit bati de maintien 12 et donc sur la fiche 1. Par ce biais on pourra effectuer les opérations d'accouplemen,t et de désaccouplement de la fiche 1, sur et hors de l'embase du connecteur, soit manuellement, soit à l'aide d'un robot. La figure 4 illustre une embase 2 destinée à être couplée à la fiche 1. Elle comprend un corps principal 20 de forme sensiblement cylindrique et d'axe de révolution 5'. Le corps principal 20 de cette embase 2 peut être aussi séparé, de façon arbitraire, en trois parties une partie avant 200, une partie centrale 201 et une partie arrière 202. La partie avant 200 est dotée d'un cône de réalignement 2000 destiné à faciliter l'introduction de la fiche 1 à l'intérieur de l'embase 2 (fonction guidage) et son alignement, les axes 5' et A étant alors confondus lorsque l'alignement est atteint. La partie arrière 202 est destinée à être raccordée à des liaisons (non représentées) extérieurs au connecteur . câble ou conduite. On prévoit également des moyens de fixation classiques à un bâti support (non représenté), par exemple des oreilles 203 munies d'orifices 2030 destinés à laisser passer des vis de fixation (non représentés). Enfin, également de façon classique, on prévoit des organes d'étanchéité appropriés 204, tels que joints toriques ou éléments similaires. Cette configuration. en soi. est classique et ne s'écarte pas fondamentalement de celle adoptee pour les connecteurs de l'art connu. Selon une caractéristique importante de l'invention, la partie avant 200 du corps 20 de l'embase 2 est munie d'une fente axiale 22 de largeur suffisante pour laisser pénétrer la double clavette 110-113 (voir figure 3, par exemple). Cette fente s'étend vers l'arrière de l'embase 7 jusque vers le milieu de la partie centrale 201, dans l'exemple illustré. Entre les lévres de cette fente 22, on a disposé une tige ou languette élastique 21 formant ressort. Elle est fixée en son extrémité arrière par tout moyen de fixation approprié, par exemple a l'aide d'une vis 213, sur la paroi supérieure du corps 20 (dans la partie centrale '01). L'extrémité avant de la tige 21 est munie d'un doigt 211 formant une protubérance tournée vers l'intérieur de l'embase ( vers le bas, sur la figure 4). Le profil de ce doigt est doté d'un le profil avant 2110 présentant une transition douce et d'un profil arrière 2111 une transition abrupte (dans l'exemple illustré, un profil sensiblement vertical). Les phases principales de l'accouplement et du verrouillage d'une fiche 1 et d'une embase 2 conformes à l'invention vont maintenant etre explicitées par référence aux figures 5a à 5c. Dans ce qui suit, les éléments identiques à ceux déjà décrits au regard des figures 1 à 4 portent les mêmes références et ne seront redécrits qu'en tant que de besoin. La figure 5a illustre la phase préliminaire de centrage-détrompage. Le "nez" biseauté 1000 de la partie avant 100 du corps principal 10 de la fiche 1 est introduit dans l'évasement du cone de réalignement 1000 sur la partie avant 200 du corps 20 de l'embase 2. En outre, on tourne la fiche 1, si nécessaire, autour de l'axe A de manière à positionner la double clavette, 110-113, en regard de l'embouchure de la fente 22 réalisée dans la paroi des parties avant 200 et centrale 201 du corps principal 20 de l'embase. Les axes A et ' sont alors confondus. On exerce ensuite une force F, parallèlement aux axes A-A' de manière à pousser le corps 10 de la fiche 1 vers le fond 2010 de la cavité intérieure de embase 2, fond situé (dans l'exemple illustré sur les figures) à la transition entre les parties arrière 202 (figure 4) et centrale 201, au niveau des moyens de fixation 203. La face avant 2110 du doigt 211, en extrémité de la tige élastique 21, vient en butée sur la face avant des clavettes (1101 pour la clavette 110). Cette opération préliminaire permet les alignements axial et angulaire correctes de la fiche I par rapport à l'embase 2, et le détrompage. La figure 5b illustre une phase intermédiaire de l'accouplement de la fiche 1 à l'embase 2. On continue a exercer une force F de pression. La fiche 1 s'enfonce de plus en plus dans la ca;-ite interne de l'embase 2. Du fait du profil en pente douce de la face avant 2110 du doigt 211 porté par la tige élastique formant ressort et. également dans une moindre mesure, de la partie supérieure légèrement arrondie du profil de la face avant des clavettes (1101 pour la clavette 110). la tige remonte et le doigt 211 s'efface par ledit effet élastique position 21' Cet effacement du doigt 211 permet la poursuite de l'insertion de la fiche 1 dans l'embase 2. Le doigt 211 glisse sur la face supérieure des clavettes, 110 et 113 (figure 3). Enfin, lorsque l'accouplement de la fiche et de l'embase est entièrement terminé, situation illustrée par la figure 5c, le doigt 211 ayant glissé sur toute la longueur des clavettes, 110 et 113 (figure 3), il retombe et la tige 21 reprend une position horizontale sur toute sa longueur (position normale de repos), toujours par effet élastique. Les profils des faces arrières 2110 du doigt 211 et des clavettes, 110 et 113 (figure 4), étant tous deux abruptes, il se produit un effet de "crochet", ce qui a pour effet de verrouiller la fiche et l'embase l'une dans l'autre. Les dimensions des éléments respectifs contribuant au verrouillage 11, 21 et 22 (longueur de la fente 22, longueur des clavettes 110 et 113, leur position, etc..), doivent naturellement être déterminées en fonction de la course maximale de la fiche 1 lors de l'accouplement avec l'embase 2 pour que le verrouillage puisse s'effectuer, ce sans jeu excessif. Selon l'application envisagée, le fond 2010 de l'enceinte à l'intérieur de l'embase 2 comprendra des broches de contacts électriques, des coupleurs optoélectroniques ou des éléments d'étanchéité usuels. Il en sera de même en ce qui concerne la partie fiche 1. Ces dispositions, en soi, sont entièrement communes avec l'art connu. Il est donc inutile de les décrire plus avant. La figure 5d illustre pour sa part la phase de déverrouillage et de désaccouplement d'une fiche 1 de l'embase 2. On exerce une force de traction F' sur le bâti de maintien 12, mobile en translation, c'est-à-dire une force en sens inverse de la force F (figures 5a à 5c). La tige 112 est alors animée d'un mouvement de translation d'amplitude limitée suivant l'axe commun A-A'. vers l'arrière de la fiche 1. Ce mouvement à pour effet de soulever la tige élastique de la position de repos '1 (figure 5c) à la position rétractée 21' (figure 5d). En effet, le doigt 111 arrive en butée sur la face arrière 2110 du doigt 211 et. du fait du profil en pente douce de sa face arrière 1111, le repousse et s'engage en dessous. permettant ainsi le retrait de la tige si on ne relâche pas la force d'extraction F'. Le doigt 211 glisse alors sur la face supérieure des clavettes, 110 et 113 (figure 4). Une fois la longueur des clavettes franchie, la tige élastique reprend sa position de repos car le doigt 211 retombe entre les lèvres de la fente 22 état illustré par la figure 5a de nouveau. Rien ne s'oppose plus désormais au retrait complet de la fiche 1 hors de l'embase 2. Celle-ci est entraînée par le bâti 12 qui ne peut plus glisser librement le long du corps 10 de la fiche, une fois la distance "d" de translation libre atteinte. De façon classique, on prévoit une butée 120 solidaire du corps 10 de la fiche 1 pour limiter la distance de translation libre. La description qui vivent d'etre faite du dispositif selon l'invention montre clairement que le processus d'accouplement-désaccouplement de la fiche 1 avec l'embase 2 est insensible à l'entrée d'éléments étrangers dans le cône de réalignement 1000, voir même à l'intérieur du connecteur. Les dispositions prises dans le cadre de l'invention rendent le dispositif de déverrouillage accessible de l'extérieur, ce qui laisse la possibilité d'inter'enir en cas de dysfonctionnement. Il doit être clair que l'invention n'est pas limitée aux seuls exemples de réalisations précisément décrits, notamment en relation avec les figures 1 à 5d. En particulier, il a été indiqué que les connecteurs, munis du dispositif d'accouplement et de verrouillage selon l'invention, étaient susceptibles d'applications diverses transmission de signaux électriques, de fluides, etc. Il est clair que certaines caractéristiques technologiques des connecteurs dépendent de l'application précise envisagée. Ces choix, en grande partie communs à l'art connu, sont à la portée de l'Homme de Métier. On ne limitera pas non plus l'invention à des connecteurs comportant un seul dispositif d'accouplement et de verrouillage, bien que ce nombre soit suffisant dans la majorité des cas. On peut cependant envisager plusieurs dispositifs, par exemple deux diamétralement opposés. Enfin, bien que la forme cylindrique apparaisse la plus appropriée, voire la seule possible en pratique, pour les applications préférées visées par l'invention, c'est-à-dire les applications relevant du domaine sous-marin, d'autres formes restent cependant envisageables, pour d'autres types d'applications. R DICATION'S 1. Dispositif d'accouplement et de verrouillage d'une fiche (1) et d'une embase (2) de connecteur, ladite embase ( ) comprenant un corps (20) comportant une enceinte interne dans lequel peut etre inséré le corps (10) de ladite fiche (1) pour réaliser le dit accouplement, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins une paire de premiers (21, 22) et seconds moyens (11, 112, 12) de verrouillage complémentaires, en ce que lesdits premiers moyens de verrouillage (21, 22) comprennent une fente longitudinale (22), réalisée sur la partie avant (200) du corps (20) de l'embase (2) et s'étendant une première longueur déterminée, et une tige élastique (21, 21') disposée à l'intérieur de ladite fente (22), solidaire en sa partie arrière du corps (20) de l'embase (2) et portant sur sa partie avant un doigt formant crochet (211), en ce que les seconds moyens (11, 112, 12) comprennent deux organes (110, 113) en vis à vis formant une double clavette, d'une seconde longueur déterminée, disposée sur la paroi extérieure du corps (10) de la fiche (1) et, entre cesdits organes (110, 113,). un doigt de déverrouillage mobile (111) supporté par une tige de commande (112). en ce que ladite fente (22) définit un canal de largeur suffisante pour laisser penétrer lesdites clavettes (110, 113), en ce qu'au moins la face avant (2111) du dolrt formant crochet (211) porté par ladite tige élastique (21, 21') est doté d'un profil en pente douce de manière à être soulevé par la face avant(ll0l) des dites clavettes (110., 113) lors de l'insertion de la fiche (1) dans l'embase (2) et en ce que les faces arrieres (1100,2110) des clavettes (110, 113) et dudit doigt (211) ont des profils complémentaires abruptes de manière à ce que, après avoir franchi sur ladite seconde longueur déterminée, par effet élastique, ladite tige élastique (21, 1') formant ressort replace le doigt formant crochet (211) en sa position initiale et verrouille la fiche (1) dans embase (2), les faces arrières (1100, 2110) étant alors en butée l'une contre l'autre; la position desdites clavettes (110, 113) et la valeur de ladite seconde distance déterminée étant telles que ledit verrouillage se produit lorsque la fiche (1) est entièrement enfoncée l'enceinte interne du corps (20) de l'embase (2) et ledit accouplement réalisé. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisée en ce que, la fiche (1) et l'embase (2) étant de forme cylindrique autour d'un axe de révolution longitudinal (S,A'), ladite tige de commande (112) est solidaire d'un organe (12) d'sentraînement du corps (10) de la fiche (1), mobile suivant ledit axe (A,A') lorsqu'il est soumis à une force de traction (F') imprimant un mouvement de translation libre. d'amplitude déterminée, le long dudit corps (10) et entraînant ce dernier lorsque la translation atteint ladite amplitude déterminée, en ce que le doigt (111) supporté par ladite tige de commande (112) est doté d'un profil arrière en pente douce de manière à soulever le doigt porté par ladite tige de commande lors dudit mouvement de translation libre, de manière à autoriser le retrait complet de la fiche (1) de l'embase (2) par déverrouillage de ce doigt de la tige de commande. 3. Connecteur sous-marin télémanipulable, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'accouplement et de verrouillage d'une fiche (1) et d'une embase (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2. 4. Connecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite fiche (1) est pourvue un bras de télémanipulation (130, 1300) relié au travers d'une première articulation élastique (131) à une fourchette (132) et en ce que cette fourchette (132) est reliée audit organe d'entraînement (12) par l'intermédiaire d'une seconde articulation élastique (133). 5. connecteur selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que ladite embase (2) comporte un cône de réalignement axial (2000) formant ouverture avant et destiné à recevoir ladite fiche (1).