Brevet FR2716299A1 — publié le 19950818

L'invention concerne un connecteur flottant, du type électrique ou fluidique, et plus particulièrement un connecteur destiné aux applications spatiales ou similaires. On sait que le matériel, dans de telles applications, est soumis à des conditions d'environnement extrêmes. En ce qui concerne plus particulièrement les connecteurs, il existe des exigences antagonistes: d'une part, il est nécessaire de mettre en oeuvre un connecteur flottant pour tenir compte des tolérances de montage, des fluctuations de dimensions dues aux dilatations et des variations d'alignement lors du couplage; d'autre part, il est nécessaire de maintenir fermement le dispositif lors du lancement, phase pendant laquelle il est soumis à des niveaux de vibrations se situant dans une gamme typique de 15 à 30 G (environ 150 à 300 m/s2). Comme il est connu, les connecteurs flottants sont constitués généralement d'une embase maintenue de manière flottante avec un rappel élastique en position centrale sur un bâti fixe. Pour ce faire, on utilise par exemple des ressorts. La fiche possède, sur sa partie de raccordement avec une embase complémentaire, un cône d'introduction et de guidage de l'embase qui, en combinaison avec le dispositif de maintien flottant de l'embase, permet le réalignement et la connexion effective des systèmes fluidiques ou électriques de modules raccordés au connecteur. A titre d'exemple, des connecteurs flottants sont décrits dans les deux demandes de brevet suivantes: - DE-A1-3 903 839 (YAZAKI Corp.), et EP-A1-0 371 835 (AUTOMOBILES PEUGEOT). Dans le cas des applications spatiales, du fait des conditions adverses indiquées ci-dessus, il existe un risque sérieux, lors du lancement, de détruire le système de rappel, voire même le connecteur lui-même. L'invention se fixe pour objet un connecteur du type flottant, notamment pour les applications spatiales, qui ne présente pas les inconvénients de l'art connu et dont certains viennent d'être rappelés. 2 2716299 Pour ce faire, on munit ledit connecteur d'un dispositif de verrouillage temporaire de l'élément flottant, dispositif qui est débrayé automatiquement lors de l'accouplement. Dans un mode de réalisation préféré, ce dispositif présente deux états stables: un premier état pour lequel le dispositif de verrouillage temporaire est actif et un second état pour lequel ce dispositif libère l'embase flottante. Dans une variante de réalisation supplémentaire, le dispositif de verrouillage temporaire est muni de moyens permettant son réarmement en vue d'effectuer des tests avant le lancement. L'invention a donc pour objet un connecteur flottant comprenant deux parties à accoupler, une première partie supportant au moins une embase flottante support d'au moins un premier élément de connexion et une seconde partie, fixe, comprenant un second élément de connexion pour chacun des premiers éléments de connexion et apparié à celui-ci, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de verrouillage temporaire de chacune des embases flottantes comprenant des moyens de blocage de celle-ci avant accouplement, des moyens de commande de ces moyens de blocage, présentant un premier état stable ou état de verrouillage de chacune des embases et un second état stable ou état de déverrouillage, et en ce que ladite seconde partie comprend des moyens d'actionnement agissant sur lesdits moyens de commande, lors de l'accouplement, de manière à entraîner le déverrouillage de chaque embase lorsque l'accouplement des première et seconde parties est achevé. Par ces dispositions, l'invention atteint bien les buts qu'ellee s'est fixée. Le connecteur selon l'invention présente de nombreux avantages et, notamment, les suivants: - un encombrement réduit; - le système de déblocage est entièrement passif: seule l'énergie nécessaire à l'accouplement est nécessaire; - le dispositif de fixation étant réarmable, des test peuvent être réalisés avant lancement; - le dispositif est libéré automatiquement en début d'accouplement; - il possède deux états stables: il s'ensuit qu'il se maintient dans l'état libéré après l'accouplement. 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: 3 2716299 - Les figures la, lb et lc illustrent un exemple de réalisation d'un connecteur flottant muni d'un dispositif de fixation temporaire selon l'invention, respectivement en vues de face, de côté et de dessus; - Les figures 2a et 2b sont des figures de détail illustrant, vu de côté en coupe partielle et vu de dessus, respectivement, un exemple de réalisation dispositif de verrouillage temporaire selon l'invention; - Les figures 3a, 3b, 3c et 3d illustrent le fonctionnement du dispositif de verrouillage temporaire pendant quatre phases successives de l'accouplement d'une fiche et d'une embase d'un connecteur flottant selon l'invention; - Les figures 4a et 4b illustrent le connecteur vu de face et l'embase de ce connecteur vue de dessus en début de la phase d'accouplement; - Les figures 5a et 5b illustrent le connecteur vu de face et l'embase de ce connecteur vue de dessus, en fin de la phase d'accouplement. Les figures la, lb et lc illustrent un exemple de réalisation d'un connecteur du type flottant I selon l'invention, en vues de face, de côté et de dessus, respectivement. Le connecteur 1 est constitué de deux parties à accoupler: 2 et 3. La partie inférieure (sur les figures) comprend une embase 31 maintenue de manière flottante à un support fixe 6 par des moyens élastiques classiques (non représentés). Cette disposition, commune à l'art connu, est bien connue de l'Homme de Métier et il est inutile de la décrire plus avant. Cette embase 31 supporte un élément de connexion 30 à accoupler. Dans ce qui suit, dans un but de simplification de la description, sans que cela limite en quoique ce soit la portée de l'invention, on supposera qu'il s'agit d'un connecteur électrique et que l'élément de connexion 30 est une fiche mâle. La partie supérieure (sur les figures) comprend un support 21 auquel est attaché une fiche 20 à accoupler, de type femelle dans l'exemple illustré. Les éléments de connexion comportent de facçon classique des moyens de guidages mutuels, respectivement 200 et 300, coopérant lors de l'insertion de l'un dans l'autre, de manière à autoriser un bon alignement selon un axe commun A1. Selon une caractéristique importante de l'invention, on va munir le connecteur I d'un dispositif 4-5 de maintien temporaire de l'embase flottante 31. Celui-ci comprend d'une part une paire de mâchoires 5 ou organes similaires bloquant l'embase 31 et l'élément de connexion 30. Pour des raisons pratiques, ce sera en général l'élément de connexion 30 qui sera emprisonné par les mâchoires 5. Celles-ci sont disposées de part et d'autre de l'élément de connexion 30 et agissent 4 2716299 suivant un axe A2 orthogonal à l'axe A1. Les mâchoires 5 sont actionnées par des moyens de commande 4 qui vont seront décrits de façon détaillée en référence aux figures 2a et 2b. Les figures 1 a à 1 c représentent le connecteur 1 avant couplage. Dans cet état, les moyens de commande 4 agissent sur les mâchoires 5 de telle manière qu'elles maintiennent verrouillée l'embase 31-30. Comme il le sera explicité ci- après, ces moyens de commande 4 comprennent un organe de déverrouillage comprenant, dans l'exemple illustré, une pédale 42 ou un élément analogue. Celle-ci est accessible de l'extérieur. Pour sa part, le support 21 la partie supérieure 2 du connecteur 1 comporte des tiges 22 parallèles à l'axe A1. Celles-ci sont destinées à agir, par poussée, sur les pédales 42 lors de l'insertion, qui à leur tour agissent sur les moyens de commande 4 de manière à relâcher les mâchoires 5. Dans ce qui suit, les éléments de figures identiques ou pour le moins analogues à ceux représentés sur les figures la à I c portent les mêmes références et ne seront redécrits qu'en tant que de besoin. La figure 2a illustre de façon plus détaillée, en coupe partielle et vu de côté, le dispositif de verrouillage temporaire 4 de l'embase flottante 30-31. Il comprend un boîtier 40 dans lequel glisse un piston ou tiroir 41. Celui-ci peut se mouvoir suivant l'axe A2. Pour ce faire deux orifices 400 et 401 sont prévus dans des parois opposées de ce boîtier. Le boîtier 4 est solidaire du support fixe 6 (figure la) supportant l'embase flottante (30-31). Le piston 41 entraîne une des deux mâchoires 5. De façon plus précise, dans l'exemple illustré, le piston 41 comprend trois parties: une première tige 410, insérée dans l'orifice 400 et dont la section permet le coulissement dans celui-ci, une seconde tige 411, insérée dans l'orifice 401 et dont la section permet le coulissement dans celui-ci et une partie centrale 412 de section plus importante. Naturellement ces trois parties peuvent être réalisées physiquement dans une seule pièce mécanique. La partie centrale présente la particularité d'être dotée d'un orifice central 4120 de dimensions suffisantes pour laisser pénétrer un doigt d'entraînement 42. Celui-ci est solidaire d'un arbre 44 susceptible d'être entraînée en rotation autour d'un axe A3 orthogonal à l'axe A2. L'arbre 44 est entraîné en rotation autour de l'axe A3 par une pédale 43 ou d'un élément similaire, normalement situé à l'extérieur du boîtier 4. Dans sa partie inférieure (sur la figure 2a), l'élément central 412, comprend deux crans ou rainures, 4121 et 4122, disposés suivant une direction parallèle à l'axe A2. Pour compléter l'ensemble, il est prévu une came 45, maintenue par une première extrémité au boîtier 4 et dont l'extrémité libre 450 est dotée d'un profil 2716299 complémentaire à celui des crans 4121 et 4122. Le corps de la came 45 est une lame flexible en matériau élastique. Sur la figure 2a, la position de l'ensemble des éléments mobiles correspond à la situation décrite jusqu'à présent: le connecteur 1 est dans l'état désaccouplé. Les tiges 22 solidaires du support 21 (figures la et lb) sont en position haute et ne sont pas en contact mécanique avec les pédales 43. Celle-ci sont représentées en position sensiblement horizontale. Le doigt 42 est relevé et n'exerce pas de poussée sur la came 45. On suppose que, dans l'état décrit, les mâchoires 5 bloquent l'embase 30-31, c'est-à-dire qu'elles sont repoussées vers la droite (sur la figure 2a) par le piston 41 et plus particulièrement par son extrémité 411. La partie centrale 412 est en butée contre la paroi avant du boîtier 4. L'extrémité libre ou tête 450 de la came 45 est encliquetée dans le cran 4121, c'est-à-dire le cran le plus à gauche sur la figure, et bloque de ce fait le piston dans la position représentée, en butée contre la paroi avant du boîtier 4. La figure 2b illustre le dispositif de verrouillage temporaire 4-5 qui vient d'être décrit en vue de dessus. On remarque plus particulièrement sur cette figure la forme de la mâchoire 5. La face 50 en contact avec l'élément de connexion doit naturellement épouser au mieux la forme de la section extérieure de celui-ci, ce pour améliorer la qualité du verrouillage. Dans la majorité des cas, il s'agit d'un élément de forme cylindrique. La mâchoire 5 sera donc dotée avantageusement, dans ce cas, d'une forme hémicylindrique. On remarque également une molette 46. Celle-ci prolonge l'arbre 44 et est couplée, de façon fixe, à celui-ci par tout moyen approprié: vissage, soudage, etc.. Elle permet de réarmer le dispositif de verrouillage temporaire 4-5, comme il apparaîtra plus clairement ci-après. Les figures 3a à 3d illustrent le fonctionnement du dispositif de verrouillage temporaire 4-5, en détaillant quatre états successifs pris par celui-ci. La figure 3a illustre l'état pour lequel les mâchoires 5 bloquent l'élément de connexion 30, c'est-à-dire celui illustré par les figures la à lc. Dans cet état, le piston 41 est repoussé vers la droite (dans l'exemple illustré) et maintenu contre la paroi avant du boîtier 40. Pour ce faire, l'extrémité 450 de la came 45 est engagée dans le cran 4121. Le doigt 42 est engagé dans l'évidement central 4120 de la zone centrale 412 du piston 41 mais n'entraîne pas celui-ci. Cet état constitue un premier état stable du dispositif de verrouillage temporaire 4-5. 6 2716299 Lors de l'accouplement, les tiges 22 s'avancent vers l'embase comme illustré par la figure 3b (mouvement symbolisé par une flèche vers le bas). L'extrémité inférieure de la tiges 22 va appuyer sur la pédale 43 qui, à son tour, entraîne en rotation autour de l'axe A3 l'arbre 44 et, par là même, le doigt 42. Ce dernier va commencer à exercer une force de pression sur la paroi arrière 4123 de l'évidement central 4120 et sur le corps de la came 45. De manière avantageuse, on dote la paroi 4123 d'un profil arrondi. Par effet d'élasticité, emprisonnée par une extrémité dans la paroi arrière du boîtier 40, la came 45 va s'incurver vers le bas et la tête de celle-ci va commencer à se désengager du cran 4121. Le piston 41 va commencer à ce mouvoir vers la gauche et les mâchoires 5 à se déserrer. Les tiges 22 vont continuer leur mouvement vers le bas alors que la phase d'accouplement se poursuit. La pression sur la pédale 43 va s'accentuer et le doigt 42 va continuer entraîner le piston 41 vers la gauche. L'extrémité 450 de la came va se désengager complètement du cran 4122. Enfmin, lorsque l'accouplement des deux parties du connecteur 1 va être achevé, comme ilustré par la figure 3d, le piston 41 va être poussé vers la paroi arrière du boîtier 40. Par effet élastique de nouveau, le corps de la came 45 repousse le doigt également vers l'arrière et la tête 450 s'engage dans le second cran, 4122. De ce fait le piston 41 est maintenu définitivement dans la nouvelle position atteinte. Dans cette position, les mâchoires 5 sont relâchées. Cet état constitue un second état stable du dispositif de verrouillage temporaire 4-5. On comprend aisément, à la suite de cette description, que la seule énergie nécessitée par le dispositif de verrouillage temporaire 4-5 dont est muni le connecteur flottant 1 selon l'invention est fournie par les moyens classiques de commande d'accouplement (non représentés). Le dispositif est donc entièrement passif. D'autre part, si on se reporte de nouveau à la figure 2b, on constate également qu'il est entièrement réversible et que l'on peut tester, de façon non destructive, son bon fonctionnement avant la phase opérationnelle du lancement. En effet, il suffit, à l'aide de la mo lette 46 d'entraîner le doigt 42 dans le sens voulu pour passer du second état stable au premier ou pour effectuer l'opération inverse, ce de façon extrêmement simple. Comme il a été indiqué, les figures la à lc illustrent le premier état stable ou état verrouillé des mâchoires 5. 7 2716299 Pour illustrer de façon plus complète le fonctionnement du connecteur flottant I selon l'invention, on va maintenant décrire les figures 4a, 4b, 5a et 5b. Les figures 4a et 4b illustrent le connecteur flottant 1, respectivement en vues de côté et de dessus, lors d'une phase intermédiaire de l'accouplement des deux parties, 2 et 3, de ce connecteur. La figure 4a illustre plus particulièrement l'action des tiges 22 sur les pédales 43 qui commencent, dans l'état intermédiaire illustré sur la figure, à repousser celle-ci vers le bas. Les mâchoires 5 vont commencer à se desserrer et relâcher l'élément de connexion 30. Cet état correspond à celui illustré par les figures 3b et 3c pour le dispositif de verrouillage temporaire 4-5. Les figures 5a et 5b illustrent le connecteur flottant 1, respectivement en vue de côté et de dessus, lorsque l'accouplement des deux parties de ce connecteur 1 est terminé. La figure Sa illustre plus particulièrement les positions atteintes par les tiges 22 et les pédales 43. Ces dernières sont complètement enfoncées. Les mâchoires 5 sont desserrées et l'élément de connexion 30 est redevenu libre, c'est-à- dire flottant. Cet état correspond à celui illustré par la figure 3d pour le dispositif de verrouillage temporaire 4-5. 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 5b. Comme il a été déjà indiqué, elle s'applique indifféremment à des connecteurs électriques ou fluidiques. Bien que particulièrement adaptée à des applications spatiales, on ne saurait cantonner l'invention à ce seul type d'applications. Elle s'applique à tout connecteur flottant pour lequel il est nécessaire d'assurer un verrouillage temporaire avant l'accouplement des deux parties composant ce connecteur. Enfmin, on a supposé implicitement dans la description qu'il n'y avait qu'une paire d'éléments de connexion, mâle et femelle. Dans un exemple de réalisation de connecteur flottant selon l'invention, on prévoit plusieurs éléments de connexion. On peut associer alors un dispositif de verrouillage temporaire similaire à celui décrit précédemment à chacun des éléments de connexion flottant ou, au contraire, on prévoit un seul dispositif de verrouillage entraînant une paire de mâchoires enserrant tous les éléments de connexion. Il suffit alors que la paroi de chaque mâchoire, en vis à vis des éléments de connexion à verrouiller, soit dotée d'un profil approprié épousant les sections externes de ces éléments de connexion. Dans la majorité des cas, la paroi précitée comportera des cavités hémicirculaires venant s'engager sur les éléments de connexions. 8 2716299 REVENDICATIONS 1. Connecteur flottant (1) comprenant deux parties à accoupler, une première partie (3) comprenant au moins une embase flottante (31) support d'au moins un premier élément de connexion (30) et une seconde partie (2), fixe, comprenant un second élément de connexion (20) pour chacun des premiers éléments de connexion (30) et apparié à celui-ci, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de verrouillage temporaire (4-5) de chacune des embases flottantes (31, 30) comprenant des moyens de blocage (5) de celle-ci avant accouplement, des moyens de commande (4) de ces moyens de blocage (5), présentant un premier état stable ou état de verrouillage de chacune des embases (31, 30) et un second état stable ou état de déverrouillage, et en ce que ladite seconde partie (2) comprend des moyens d'actionnement (22) agissant sur lesdits moyens de commande (4), lors de l'accouplement, de manière à entraîner le déverrouillage de chaque embase (31, 30) lorsque l'accouplement des première et seconde parties (3,2) est achevé. 2. Connecteur flottant (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage sont constitués par une paire de mâchoires (5) enserrant, dans ledit état de blocage, au moins un élément de connexion (30) supporté par une embase flottante (31), en ce qu'il est prévu des moyens de commande (4) associé à chacune des mâchoires, les moyens de commande (4) comprenant chacun un piston (41) déplaçant celle-ci entre une première position pour laquelle elle enserre un élément de connexion (30) et une seconde position pour laquelle elle relâche celui- ci, et un organe (42, 43, 44) d'entraînement du piston (41); et en ce que lesdits moyens d'actionnement (22) sont constitués par des tiges agissant sur l'organe (43) d'entraînement du piston (41) de manière à provoquer le déplacement entre lesdites première et seconde positions. 3. Connecteur flottant (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comprennent chacun un boîtier (40) dans lequel glisse le piston (41) suivant une première direction (A2), en ce que le piston (41) comporte des premier (4121) et second (4122) crans, en ce que les moyens de commande comprennent en outre une came (45) se présentant sous la forme d'une lame flexible dont une première extrémité est fixée audit boîtier (40) et la seconde extrémité est dotée d'une tête (450) de profil complémentaire à celui des crans (4121, 4122) de manière à ce que cette tête (450) s'engage dans un premier cran (4121) lorsque le piston (40) est dans ladite première position et le maintienne dans cette position et à ce qu'elle s'engage dans un second cran (4122) lorsque le piston (40) est dans ladite seconde position et le maintienne dans cette position, et en ce que ledit organe (42, - 9 2716299 43 44) d'entraînement du piston (41) agit également sur la came (45) de manière à en dégager la tête du premier cran (4121) lorsque le piston (41) est entraîné de ladite première position à ladite seconde position, ces première et seconde positions définissant lesdits premier et second états stables. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit piston comprend une zone centrale (412) évidée (4120) et en ce que ledit organe d'entraînement du piston (41) comprend une pédale (43) sollicitée par les tiges (22) constituant lesdits moyens d'actionnement et entraînant une arbre (44) en rotation autour d'un axe (A3) orthogonal à ladite première direction (A2), lui-même entraînant un élément allongé (42), inséré dans l'évidement (4120) de la zone centrale (412), cet élément allongé exerçant une force de pression sur l'une des parois (4123) de l'évidement (4120) et éloignant la lame flexible constituant la dite came (45) du piston (41) lorsque la pédale (43) est sollicitée par les tiges (22) lors de l'accouplement des première (3) et seconde (2) parties du connecteur (1), de manière à entraîner le piston (41) de la première à la seconde position. 5. Connecteur flottant (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage temporaire (4) comporte en outre des moyens de réarment manuel (46) permettant de le faire basculer de l'un desdits états stables à l'autre desdits états stables. 6. Connecteur flottant (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage temporaire (4) comporte en outre des moyens de réarment manuel permettant de le faire basculer de l'un desdits états stables à l'autre desdits états stables et en ce que ces moyens de réarmement comprennent une molette (46) agissant sur ledit arbre (44) pour imposer une mise en rotation de celui-ci et entraîner ledit élément allongé (42). 7. Connecteur flottant (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ce connecteur est du type électrique. 8. Connecteur flottant (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ce connecteur est du type fluidique. 9. Application d'un connecteur flottant (1) selon l'une des revendications 1 à 8 au domaine spatial.