Brevet FR2728731A1 — publié le 19960628

L'invention concerne un elément de connexion du type comprenant une bague de vissage L'invention concerne egalement un connecteur comprenant un tel element. Un connecteur comprend habituellement un premier élément, appelé embase, et un second elément. appelle fiche, elements destinés à ètre accouplés. Les connecteurs peuvent être utilises dans de nombreux domaines en électricité (transport de l'énergie), en électronique (transmission de signaux), en optique ou optoélectronique. mais aussi en fluidique. Pour fixer les idées. sans que cela soit limitatif de la portée de l'invention. on considérera. ci-après les applications liées à l'électronique. En outre, les dispositifs permettant l'accouplement ou connexion des deux élements constitutifs d'un connecteurs L'embase et la fiche, sont de type divers cliquets, vis, bague de vissage, etc. L'invention concerne plus particulièrement un elément de connexion du type à bague de vissage. Egalement pour fixer les idées. on considérera, dans ce qui suit, que l'elément de connexion comportant la bague de vissage est la fiche. Un exemple de connecteur de l'Art Connu comprenant un tel élément est illustré par la figure I annexée à la presente demande de brevet français. Il comprend une fiche 1 munie notamment d'une bague de vissage 11, permettant la connexion et la déconnexion sur et hors de l'embase 2, comme il sera décrit ci-après. Cette bague 11 presente une forme sensiblement cylindrique, d'axe de symétrie longitudinal . La fiche I comprend également un corps central 10 muni. dans une zone arrière. d'un filetage 103 permettant le vissage d'un capot (non représenté). Le corps central 10 comprend une zone avant 100 entourant un support cylindrique 102 dans lequel sont enfichés des éléments de contact électriques 104, de type femelle dans l'exemple décrit.Ces eléments de contacts 104 sont habituellement répartis sur des couronnes concentriques à l'axe . La zone avant 100 comporte habituellement. en périphérie des organes de détrompage et d'indexage 101. se presentant (dans l'exemple décrit) sous la forme de rainures en relief s'étendant suivant une direction parallele a l'axe A1. La bague de vissage Il est mobile en rotation autour de ce mème axe À et comporte. en périphérie 110, des organes de préhension 111 par exemple des rainures en creux permettant une bonne prise en main.La bague de vissage Il se prolonge par une couronne 112 de plus faible diamètre permettant la protection du support 102 des contacts electriques 104 et de la zone ayant 100 comportant les organes de détrompage 101 La surface intérieure de cette couronne 112. et géneralement une partie de la surface interieure du corps de la bague 10 elle-mème. est munie d'un filetage 113. Enfin, on dispose habituellement un système de cliquets (non représenté sur la figure 1) permettant d'assurer une preponderance du sens de rotation de la bague 10. L'embase pour sa part comprend un corps central 20 munis d'organe de fixation 200, par exemple sur un panneau (non represente) Sur l'avant, le corps central 20 se prolonge par une zone cylindrique creuse 201 comportant un filetage 202, complémentaire du filetage 113 W linterieur de cette zone. on retrouve des organes de detrompage et d'indexage 206 de profils complémentaires aux profils des organes 101 La repartition sur la circonférence de la zone avant 201 est naturellement duale de celle des organes 101 Sur l'arrière, le corps central 20 se prolonge également par une zone cylindrique creuse filetée 203.Celle-ci est destinées à recevoir un capot (non represente). On dispose à l'intérieur des zones cylindriques creuses, 201 et 203, un support 204 d'éléments contact électriques 205 complémentaires des eléments de contact 101, et répartis selon une configuration appariée à la configuration des contact 104. La fiche 1. d'une part, et l'embase '. sont destines à établir un contact galvanique entre deux câbles multibrins (non representés). Les éléments de contact électriques, 104 et 205. sont connectes aux brins des càbles précités dans les zones dites arrières de la fiche 1 et de l'embase 2, 103 et 204 respectivement. Les dispositions qui viennent d'ètre décrites permettent une insertion correcte de la fiche 1 sur l'embase 2. Cependant les systèmes de vissage selon l'Art Connu ne résolvent pas tous les problèmes. En effet, une fois que l'on a introduit la fiche 1 dans son embase 2, en relation spatiale appropriée grâce aux organes de détrompage et d'indexage, 101 et '06. on commence l'operation de connexion proprement dite, en vissant la bague 1 1 sur le filetage 202 de l'embase 2. On poursuit cette operation jusqu'au serrage complet. Cependant. pour diverses raisons imperfections dues à une précision donnee de fabrication, présence de poussier etc . il n'est pas possible de garantir que le vissage soit entièrement acheve. En test de continuité entre les liaisons electriques à établir montrera le plus souvent que cette continuité est satisfaisante. Cependant si le càble est soumis a des vibrations ou chocs, il n'est pas exclu que I'on assiste à un vissage spontané de la bague et à la deconnexion de la fiche 1 et de 'embase Dans la majorité des cas, cette situation n'est pas acceptable. Pour certaines applications, elle peut être dangereuse. voire conduire à un accident. C'est le cas notamment. lorsque le connecteur fait partie intégrante de circuits de sécurité ou de détection de pannes ou de defaillances. En outre. pour certaines applications il est nécessaire de garantir une fiabilité elevée C'est le cas. par exemple, pour les applications aéronautiques ou spatiales. En particulier. dans ce dernier cas. Il est impossible de revisser la bague defaillante et de reconnecter les circuits. Enfin, des tests de serrage aux moments du montage ne permettent pas d'écarter entièrement les risques de mauvais vissage. sauf à exercer un couple superieur au couple maximum admis pour un connecteur de caractéristiques données. Cette opération conduirait. dans la majorite des cas. à la destruction du connecteur. ce qui n'est évidemment pas souhaitable. L'invention se fixe pour but de pallier les inconvénients des éléments de connexion de 1',Ârt Connu, du type comportant une bague de visage, et dont certains viennent rappelés. De façon plus specifique, elle permet tout à la fois la connexion fiable, par vissage, d'un elément de connexion d'un premier type, par exemple une fiche, sur un élément de connexion d'un second type, par exemple une embase, et des tests non destructifs de serrage. Pour ce faire, tout en conservant la structure générale et les organes essentiels des éléments de connexion de l'Art connu, l'invention propose une bague de serrage comportant un organe de débrayage lorsque le serrage maximun de la bague est atteint et interdisant un devissage spontané. L'invention a donc pour objet un elément de connexion d'un premier type, comprenant une bague de vissage, mobile en rotation autour d'un axe et munie d'un premier filetage permettant la connexion ou la déconnexion de cet élément sur et hors d'un élément de connexion d'un second type lorsqu'un couple de serrage ou de desserrage est exerce sur la bague, I'element de connexion du second type étant muni d'un second filetage, complementaire du premier. caractérise en ce que ladite bague comprend au moins des premiers et seconds moyens mobiles en rotation autour dudit axe et susceptibles de mouvements de translation relatifs suivant ce mème axe, ces premiers et seconds moyens étant munis de premier et second organes d'accouplement à profils complémentaires. L'invention sera mieux comprise et d'autres caracterlstiques et avantages apparaitront a la lecture de la description qui suit en référence aux figures annexées, et parmi lesquelles - La figure 1 Illustre. en perspective, un exemple de connecteur, du type a bague de vissage, selon l'Art Connu - La figure 2 illustre. en coupe longitudinale. un exemple de connecteur. selon un mode de réalisation préfere de I'invention - La figure 3 Illustre. en perspectix e partielle. un detail de la bague de vissage selon l'invention - Les figues 4a à Ad Illustrent schematiquement les différentes phases de connexion et de déconnexion d'une fiche, sur et hors. d'une embase. Bien que l'invention ne puisse ètre cantonnée a une structure particulière d'element de connexion, hormis le fait qu'il s'agit d'un élément de connexion du type à bague de vissage, pour fixer les idées. la fiche et l'embase décrites ci-après sont conformes à la structure génerale de la fifre. En conséquence. les éléments communs à ceux de cette figure 1. ou pour le moins similaires. portent les memes reférences et ne seront redecrits qu'en tant que de besoin. La figure 2 illustre un exemple de realisation de connecteur conforme à l'invention, comprenant une fiche 1 et une embase 2 reprenant l'essentiel des organes qui viennent d'etre décrits. Pour ne pas surcharger la figure, on n'a référencé que les composants essentiels du connecteur. notamment ceux nécessaires a la bonne compréhension de l'invention Dans l'exemple décrit. la bague de serrage étant portée par la fiche 1, L'embase 3 peut ètre dotée d'une structure strictement Identique à celle de l'embase de la figure 1 Il n'y a donc pas lieu de la redecrire. si ce n'est que cette figure montre un des elements de contact electrique 205, de façon plus détaillée.Il 'agit, en l'occurrence d'un elément de type màle ou broche, plus précisément de l'élément central. aligne sur l'axe A1. De mème la triche 1. a l'exception de la bague de vissage désormais referencee 3, peut ètre dotée d'une structure Identique a la fiche 1 de la figure 1. Cette figure montre egalement un des eléments de contact electrique 104, de façon plus detaillée Il 'agit en l'occurrence d'un element de type femelle ou douille, plus précisement de l'élément central. aligne sur l'axe A1 On a egalement représenté, sous la reference générale 105. les moyens a cliquets assurant une prépondérance dans le sens de rotation de la bague. Ces moyens comprennent notamment un ou plusieurs ressorts Cette disposition est commune à l'Art Connu, et il est mutile de la décrire plus avant. La bague de vissage 3, conforme a l'enseignement de l'invention, comprend essentiellement quatre parties: la bague proprement dite 30. que l'on appellera ci-après bague de verrouillage debrayable, un écrou de connexion 31, un ressort 33 et une butee 32, sous la forme d'un anneau de blocage "circlip" ou organe similaire. Dans le mode de realisation représente sur la figure 2, la bague de verrouillage debrasable 30. de forme sensiblement cylindrique, entoure sur l'essentiel de sa longueur (partie arrière droite sur la figure 9) l'écrou 31, également de forme sensiblement cylindrique et qui lui est coaxial. L'écrou 31 comporte une zone (avant) de filetage 311. sur sa face interne. qui joue un role similaire au filetage 113 de la bague 11 (figure 1). selon l'Art Connu. Il est complémentaire du filetage 202.Sur l'avant de cet ensemble [bague 30 - ecrou 3 1], on a disposé un anneau de butée 32, entourant précisément l'avant de l'écrou 31 Enfin, entre cette butee 32 et l'avant de la bague de verrouillage 30. on a disposé un ressort 33, avantageusement un ressort du type à lame. Celui-ci repousse la bague de verrouillage 30 vers l'arrière de la fiche, suivant l'axe À1. Selon une autre caracténstique importante de l'invention, la bague 30 et l'ecrou 3 1 sont munies dans des zones en vis à vis de reliefs ou dents à profils complémentaires. Naturellement, la bague 30 peut ètre munie avantageusement d'organes de prehension (non représentés) analogues aux organes de préhension 111 (figure 1). La figure 3 illustre. en perspective partielle et agrandie. les zones en vis à vis de la bague de verrouillage 30 et de l'écrou jl On a doté la bague 30, en periphérie. d'une dent 300 comportant une rampe en pente douce 3000 d'un côté et un profil abrupte 3001 de vautre côte. L'écrou est dote d'une dent 310, en périphérie. comportant une rainure centrale de profil complémentaire à la dent 300, c'est-à-dire comportant une rampe 3100 en pente douce, d'un côté, et un profil abrupte 3110, de l'autre côte. L'extremité de la dent 310. adjacente à la rampe 3100. est également constituee d'une rampe 3101 en pente douce. Enfin l'autre extrémité présente un profil abrupte 3111 X I'état embraye ou état que l'on peut qualifier de normal. les deux dents, 300 et 310. sont engages l'une dans l'autre. .N état debravé, les deux dents sont desengagees. On va maintenant, a l'aide des figures 4a à 4d, illustrer de façon plus détaillée, les phases principales de connexion et de déconnexion de la fiche 1 dans son embase 2. Sur la figure Aa. on a represente l'état initial des differents organes constitutifs de la bague 3. c'est-a-dire lorsque l'on commence le vissage de celle-ci sur le filetage 202 (figure 2) de l'embase 2. Le ressort 33, bloqué d'un côté par la butee 32, exerce sur la bague de verrouillage 30 une force de repulsion F. suivant une direction parallele à l'axe A1. L'amplitude de celle-ci augmente en fin de vissage. Pendant cette premiere phase. les deux dents 300 et 310 sont engages l'une dans l'autre. La bague 30 entraine donc l'écrou 3 1 en rotation autour de l'axe A1. ce qui permet de continuer l'opération de vissage. Le couple C1 qui s'exerce sur la bague de verrouillage débrayable 30 est fonction, notamment, de la force F., mais aussi de l'angle &alpha; que forment les rampes, 3000 et 3100 avec un plan orthogonal a l'axe A1. D'autres paramètres interniennent egalement frottement des filetages. force d'insertion des éléments de contacts, etc. Lorsque le corps de fiche 100 entre en butee 106 sur le corps d'embase 20, le serrage atteint son maximum et les deux dents, 300 et 310, commencent à glisser l'un sur l'autre et les deux pièces. la bague 30 et l'écrou 3 t, s'écartent l'une de l'autre, comme illustré plus particulièrement par la figure 4b. La force de répulsion est alors égale à F, avec F2 > F. Le couple C2 exercé sur la bague 30 ne dépend plus alors de l'angle cc. Ensuite, si on continue à tourner la bague 30, dans le sens du vissage, la dent 300 passe au-dessus de la dent 3 10, comme illustré plus particulièrement par la figure 4c. La force F3, exercee sur la bague 30, est alors nulle. du moins si le ressort 33 peut reprendre une position de repos (ressort detendu). Il suffit de prévoir un espace suffisant entre la butee 32 et la bague 30. quand cette dernière est dans la position représentée sur la figure 4c. Il en est de mème du couple C3 qui s'exerce dans cet état. En résumé, en fin de connexion (figure Ab) le couple C2 exercé sur la bague 30, la libère et la rend "folle" (figure 4c), ce sur moins d'un tour complet. La bague 30, à l'issu du vissage complet est desormais à l'état que l'on peut qualifier de "flottant" (bague "folle") Lorsque l'on desire operer la déconnexion de la fiche 1 de l'embase 2, on va entrainer en rotation la bague 30. dans le sens inverse du sens de dévissage. Suite à l'action de devissage initice, les deux pieces, bague 30 et écrou 31 vont se rapprocher l'une de l'autre. La dent 310 est dotee d'une rampe 3101 en pente douce sur l'extrémité en vis a vis de la dent 300. Cette rampe forme un angle ss avec un plan orthogonal a l'axe A1. La dent 300 entraînée par la mise en rotation de la bague 30 va donc s'approcher de la rampe 3101 précitée et pouvoir glisser sur celle-ci. comme Illustre plus particulièrement par la figure Ad. Pour faciliter ce glissement, on dote l'extremite du profil abrupte 3001 de la dent 300 d'un arrondi ou. préférentiellement. d'une rampe terminale 3002 de même inclinaison que la rampe 3101 Le couple C4 desormais exercé sur la bague 30 est fonction, notamment. d'une part . de la force de répulsion exercée par le ressort et, d'autre part. de l'angle p. La force exercee par le ressort est variable.Elle dépend de sa compression et varie de la valeur minimale F = 0 (figure c) à la valeur maximale F2 (figure Ab). En fin de glissement. le couple C4 est à nouveau maximum, puisque la force exercée par le ressort 33 est elle aussi maximale et égale à F Il est necessaire que le couple C4 soit inférieur au couple résistant du connecteur à la déconnexion, couple résistant qui dépend de différents paramètres frottement des filetages. force de retrait des eléments de contacts, etc. Lorsque cette phase est terminée. les dents 300 et 310 sont de nouveau engagées l'une dans l'autre. Les profils en vis à vis, 3001 et 3110, étant complémentaires et surtout abruptes. la bague 30 entraîne en rotation l'écrou 31, sans qu'il soit possible que la dent 300 passe au-dessus de la dent 310 par glissement de l'un sur l'autre Les dispositions qui ont eté rappelées interdisent également un devissage spontané. car il est nécessaire d'exercer un couple de desserrage minimal avant que les dents. 300 et 3 10, reprennent leur place (encliquetage de l'une dans l'autre) et n'entraînent en rotation la bague 30 pour initier l'opération de dévissage et, donc de déconnexion. On constate aisément a la lecture de la description qui précède que l'invention remplit parfaitement les buts qu'elle s'était fixés. Elle permet un verroulllage sùr et fiable d'un des eléments de connexion d'un connecteur. par exemple la fiche 1. sur l'autre élément de connexion, par exemple l'embase 2 Lorsque 'opération de connexion est terminée, la bague de verrouillage 30 se débraye et cette action est parfaitement perceptible de l'opérateur effectuant le vissage. La bague de verrouillage 30 devient alors "tolle" De ce fait, d'eventuelles vibrations ou chocs n'entraîneront pas un devissage spontané, puisqu'il est necessaire d'exercer un couple antagoniste minimum pour réembrayer la bague precitée. Enfin, elle autorise des tests de serrage non destructifs, puisque une fois le couple maximum atteint. la bague de verrouillage 30 débraye. Il doit être clair que l'invention n'est pas limitée aux seuls exemples de realisations précisément decrits. notamment en relation avec les figures 7 à Ad. Comme il a ete indique. l'invention a été décrite sur un exemple particulier de structure de connecteur. Elle peut ètre mise en oeuvre pour tout connecteur dont les organes de connexion et de verrouillage font appel à une bague de vissage, bague associee à un elément de connexion d'un premier type. C'est egalement de façon arbitraire que la bague de vissage a été associée à l'élément de connexion dénommé généralement fiche Elle aurait tout aussi bien ètre associée à l'elément dénomme embase. Les materiaux utilisables dans le cadre de l'invention dépendent essentiellement de l'application envisagee. Ils ne diffèrent en rien des matériaux utilisés dans le domaine de la connectique. Leur sélection est un choix technologique à la portée de l'Homme de Setier. La fonction ressort 33 peut être assurée par tous types de ressorts appropriés, notamment par des ressorts à lames. rondelles elastiques, etc. La rigidité du ressort est déterminee en fonction du couple maximum à obtenir compte-tenu des autres paramètres à prendre en compte qui ont éte rappeles angles ce et ss des rampes, forces d'insertion des elements de contacts. etc. Ces paramètres sont propres à chaque type de connecteurs. Il peuvent être soit calculés. soit déterminés par l'expérience. L'invention s'applique à des connecteurs. du type a bague de vissage, mais de toutes natures connecteurs electriques. fluidiques ou pour composants optoelectroniques. Enfin. bien que particulierement adaptee à des applications aeronautiques ou spatiales. qui nécessite une grande fiabilité, on ne saurait cantonner l'invention à ce seul type d'applications. RENENDIC.NTION S 1 Elément de connexion d'un premier type (1), comprenant une bague de vissage (3). mobile en rotation autour d'un axe (A1) et munie d'un premier filetage (311) permettant la connexion ou la deconnexion de cet elément (1) sur et hors d'un elément de connexion d'un second tnpe (2), lorsqu'un couple de serrage ou de desserrage est exercé sur la bague (3), I'element de connexion du second type (') etant muni d'un second filetage ('0'). complémentaire du premier, caractérisé en ce que ladite bague (3) comprend au moins des premiers (30) et seconds moyens (31), mobiles en rotation autour dudit axe (A1) et susceptibles de mouvements de translation relatifs suivant ce même axe (À1), ces premiers (30) et seconds (31) moyens étant munis de premier (300) et second (310) organes d'accouplement à profils complémentaires. 2. Elément de connexion selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens elastiques (33) exerçant une poussée sur lesdits premiers moyens (30) suivant une direction parallele audit axe (A1) de manière à maintenir ces premiers moyens (30) pressés contre les seconds moyens (31), les organes d'accouplement (300, 3 10) étant engagés l'un dans l'autre dans un premier état dit "embrasé" pour lequel les premiers moyens (30) entraînent en rotation les seconds moyens (3 1), de manière à conserver ledit premier état embrayé jusqu'à ce que ledit couple de serrage dépasse un premier seuil. 3. Eléments de connexion selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pour un couple de serrage superieur audit premier seuil déterminé, les organes d'accouplement (300,310) sont desengages dans un second état. dit "débrayé" 4. Elément de connexion selon la revendication 3 caractérisé en ce que lesdits moyens elastiques (33) permettent. à partir dudit second état "débrayé", de repasser audit premier état "embrayé" lorsqu'un couple de desserrage dépasse un second seuil déterminé, de manière à initier le devissage de ladite bague (3). 5. Elément de connexion selon la revendication 1. caractérisé en ce que, lesdits premiers moyens sont constitues par une bague de verrouillage (30), ayant sensiblement la forme d'un cylindre creux, d'axe de symétrie confondu avec ledit axe (A1), en ce que lesdits seconds movens sont constitués par un écrou de connexion (31), ayant sensiblement la forme d'un cylindre creux, coaxial à ladite bague de verrouillage (30) et dote dudit premier filetage (311) sur sa paroi intérieure, ladite bague de verrouillage (30) et ledit ecrou (3 1) comportant des zones en vis a vis munies desdits organes d'accouplement (300, 310) à profils complémentaires. lesdits moyens elastiques exerçant une pression sur la bague de verrouillage (30) 6 Elément de connexion selon la revendication 5. caractérisé en ce que lesdits organes d'accouplement a profils complementaires sont des dents (300, 310) disposées dans lesdites zones en vis a vis, en ce que la première dent (300), portée par ladite bague de verrouillage (30), comporte une rampe (3000) en pente douce, sur un premier coté. et un profil abrupte (3001). sur un second côté, en ce que la seconde dent (310) comporte une rainure centrale de profil complémentaire à la dite première dent (300), dotee egalement d'une rampe (3100) et d'un profil abrupte (3110), de manière a ce que les dents (300. 310) soient enclenchées l'une dans l'autre dans ledit premier etat embraye et glissent l'une sur l'autre jusqu'au désengagement. pour atteindre ledit second état débraye, lorsque ledit couple de serrage a dépasse ledit premier seuil determine. 7. Elément de connexion selon la revendication A. caractérisé en ce que ladite seconde dent (310) est dotée d'une première extrémité à profil abrupte (3111) et une seconde extremité en rampe à pente douce (3101), en ce que ledit profil abrupte (3001) de la première dent (300) se prolonge par une rampe (3002) de mème pente que la rampe (3001) de ladite seconde extrémité de manière à autoriser le passage dudit second état débrayé audit premier etat embrayé par réengagement desdites premiere (300) et seconde (310) dents l'une dans l'autre et lentrainement en rotation dudit écrou de connexion in 1) pour operer le dévissage de ladite bague (3). d Elément de connexion selon l'une quelconque des revendications précédentes. caractérisé en ce que les moyens elastiques sont constitués par un ressort à lame (33). 9 Elément de connexion selon la revendication , caractérisé en ce qu'il comporte en outre un anneau de butee (32) disposé entre une extrémité dudit écrou de connexion (3 1) et ledit ressort a lame (33).