Brevet FR2923956A1 — publié le 20090522

Dispositif de verrouillage pour ensemble de connexion à désaccouplement rapide et connecteurs équipés d'un tel dispositif. La présente invention a pour objet un dispositif de verrouillage pour ensemble de connexion à désaccouplement rapide. Elle a de même pour objet les connecteurs électriques équipés d'un tel dispositif. L'invention trouve une application particulière dans les ensembles de connexion de type largable constitués soit de connecteurs électriques circulaires à accouplement par rotation ou poussée longitudinale, soit de connecteurs électriques polygonaux, de type rectangulaire par exemple, à accouplement par poussée longitudinale. Plus précisément, l'invention est relative aux ensembles de connexion électriques du type de ceux comprenant un premier connecteur constituant la partie dite fixe d'un ensemble de connexion électrique, généralement positionnée sur une paroi d'engin, et un second connecteur constituant la partie dite largable de l'ensemble, partie largable qui peut se séparer de la partie fixe, sous l'effet d'un effort de traction. Des ensembles de connexion électriques de ce type sont bien connus. Dans ces ensembles, la partie fixe comporte généralement une embase, un bloc isolant amovible à l'intérieur de l'embase et situé du côté de l'insertion de la partie largable dans l'embase de la partie fixe, des organes de connexion maintenus dans le bloc isolant et assurant la continuité électrique, entre les conducteurs reliés respectivement aux parties fixe et largable, lorsque la partie largable est verrouillée sur la partie fixe, ladite continuité électrique étant automatiquement supprimée lors de la séparation des parties fixe et largable. Ces ensembles de connexion concernent plus particulièrement les engins de type fusée ou missile et assurent avant le départ d'une fusée, par exemple, une liaison électrique entre les conducteurs situés à l'intérieur de la fusée et les conducteurs des câbles extérieurs reliés aux appareils de mesure, de contrôle et de transmission des signaux de commande. Dans ces ensembles de connexion il est important de maîtriser d'une part l'insertion et le verrouillage aisés des deux connecteurs de l'ensemble de connexion et d'autre part d'assurer lors de l'application d'un effort de traction sur l'un des connecteurs le désaccouplement efficace et rapide de l'ensemble de connexion. C'est ainsi que le brevet FR 2 587 143 décrit un dispositif d'accouplement, de verrouillage mécanique et de déverrouillage d'un ensemble de connexion dans lequel le connecteur correspondant à la partie largable comporte deux bagues concentriques, la bague intérieure portant des moyens d'accouplement effaçables agencés de manière à pouvoir occuper deux positions fonctionnelles, à savoir une position de blocage ou une position de libération des deux bagues. Le verrouillage est assuré par un jonc déformable qui empêche tout retour intempestif de la bague extérieure tant qu'elle ne reçoit pas un effort axial approprié supérieur à l'effort de déformation élastique du jonc déformable. Le brevet FR 1 188 558 décrit un dispositif de connexion à désaccouplement rapide constitué d'une tige centrale à diamètre extérieur variable, d'une bague cylindrique disposée coaxialement autour de la tige, des doigts élastiques mobiles munis d'extrémités élargies, légèrement flexibles en direction radiale, disposés de façon annulaire autour de la tige centrale et à l'intérieur de la bague cylindrique et supportés par une chemise liée au corps du connecteur largable. Le verrouillage s'opère par extension radiale des extrémités élargies des doigts sur les portées annulaires de la tige et par blocage de ces doigts à l'aide de la bague cylindrique. Le déverrouillage s'effectue par dégagement de la tige centrale et effacement des doigts élastiques. Les réalisations de l'art antérieur présentent toutefois des inconvénients car elles mettent en oeuvre un ensemble important de pièces individuelles, positionnées une par une, qui complique le montage des connecteurs et surtout qui peuvent compromettre, par coincement, le fonctionnement de l'ensemble de connexion lors de la séparation des parties fixes et largables. En effet ces pièces individuelles se présentent sous la forme de billes, de doigts ou tuiles et du fait de leur mobilité peuvent agir, en fonction de la direction de l'effort d'extraction appliqué, sur l'axe de la partie à déconnecter qui peut dès le début de l'opération de déconnexion être basculé angulairement par rapport à l'axe de la partie fixe et introduire ainsi un retard dans la fonction de largage.30 L'invention a pour but de pallier les inconvénients des réalisations antérieures et de proposer un dispositif de verrouillage pour ensemble de connexion à désaccouplement rapide constitué d'une partie fixe comportant une embase, d'une partie largable comportant une fiche équipée d'un dispositif de verrouillage et de déverrouillage de l'ensemble de connexion, ensemble de connexion dans lequel le connecteur correspondant à la partie largable comporte deux bagues concentriques, la bague intérieure portant des moyens d'accouplement effaçables agencés de manière à pouvoir occuper deux positions fonctionnelles, à savoir une position de blocage et une position de libération, la bague extérieure comportant des moyens de blocage et de déblocage des deux positions fonctionnelles, dispositif dans lequel la bague intérieure est une virole pourvue de secteurs définissant des poutres en porte à faux disposée entre l'embase de la partie fixe et la bague extérieure de la partie largable. Selon une première caractéristique de l'invention les poutres comportent sur leur surface interne un filetage permettant leur 20 accouplement avec un filetage de l'embase. Selon une seconde caractéristique de l'invention les poutres comportent sur leur surface interne un bossage permettant leur accouplement avec un bossage de l'embase. Selon une caractéristique principale de l'invention chaque poutre en porte à faux présente une section non uniforme sur toute sa longueur et présente une élasticité maximum pour un effort minimum dans le domaine élastique du matériau. 25 Selon une autre caractéristique de l'invention le matériau de la virole est un alliage d'aluminium. Selon un premier mode de réalisation l'invention concerne un connecteur électrique circulaire à accouplement par rotation comportant un dispositif de verrouillage à désaccouplement rapide constitué par deux bagues concentriques, la bague intérieure portant des moyens d'accouplement effaçables agencés de manière à pouvoir occuper deux positions fonctionnelles, à savoir une position de blocage et une position de libération, la bague intérieure étant une virole pourvue de secteurs définissant des poutres en porte à faux. Selon un second mode de réalisation l'invention concerne un connecteur électrique circulaire à accouplement par poussée longitudinale comportant un dispositif de verrouillage à désaccouplement rapide constitué par deux bagues concentriques, la bague intérieure portant des moyens d'accouplement effaçables agencés de manière à pouvoir occuper deux positions fonctionnelles, à savoir une position de blocage et une position de libération, la bague intérieure étant une virole pourvue de secteurs définissant des poutres en porte à faux. Selon un troisième mode de réalisation l'invention concerne un connecteur électrique polygonal à accouplement par poussée longitudinale comportant un dispositif de verrouillage à désaccouplement rapide constitué par deux éléments concentriques, l'élément intérieur portant des moyens d'accouplement effaçables agencés de manière à pouvoir occuper deux positions fonctionnelles, à savoir une position de blocage et une position de libération, l'élément intérieur étant une virole pourvue de secteurs définissant des poutres en porte à faux. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description 5 suivante et des dessins annexés dans lesquels, les figures la et lb représentent en coupe un ensemble de connexion représentant l'art antérieur ; 10 la figure 2 représente un premier mode de réalisation du dispositif de verrouillage conforme à la présente invention la figure 3 représente un second mode de réalisation du dispositif de verrouillage conforme à la présente invention; la figure 4 est une coupe selon 4-4 de la figure 3 la figure 5 représente une vue en coupe d'un ensemble de connexion conforme au premier mode de réalisation ; Les figures 6a à 6d représentent en coupe les séquences de largage d'un connecteur conformément au premier mode de réalisation ; Les figures 7a à 7d représentent en coupe les séquences 25 d'accouplement des connecteurs d'un ensemble de connexion conformément au second mode de réalisation. Sur la figure 1 est représenté un ensemble de connexion de l'art antérieur dans lequel un premier connecteur A ou embase constitue 30 la partie fixe de l'ensemble de connexion 1 tandis qu'un second 15 20 connecteur B ou fiche constitue la partie dite largable de l'ensemble de connexion. Pour l'ensemble des figures de la présente description seuls les boîtiers des connecteurs et leurs dispositifs respectifs participant au verrouillage sont représentés. Il est évident que ces boîtiers sont équipés des corps isolants équipés d'organes de connexion tels que de contacts électriques ou optiques. Dans un souci de clarté des dessins et du fait qu'ils n'entrent pas directement dans la domaine de l'invention, les corps isolants et les contacts ne sont pas représentés. Selon la figure lA, l'embase A comporte un boîtier creux 2 de forme tubulaire muni à une extrémité de moyens de fixation 3 pour son maintien dans un orifice de la paroi 4. Le boîtier 2 comporte de manière connue un filetage 5 à son autre extrémité, c'est à dire l'extrémité d'accouplement avec la fiche B. La fiche B constituant la terminaison d'un câble non représenté comporte un boîtier creux 6 dont l'une de ses extrémités est prévue pour s'accoupler avec l'embase A en s'engageant à l'intérieur du boîtier 2 comporte sur sa face extérieure des moyens d'accouplement et de blocage constitués principalement d'une bague intérieure 7 et d'une bague extérieure 8. La bague intérieure 7 est munie d'un filetage 9 et lors de l'accouplement de l'embase A et de la fiche B le rapprochement progressif de ces derniers est obtenu grâce au vissage effectué par rotation des bagues extérieure et intérieure et engagement des filetages 5 et 9. La figure 1B montre l'ensemble de connexion accouplé et verrouillé grâce aux billes 10 portées par la bague intérieure 7 et bloquées par des moyens disposés sur la bague extérieure 8. La figure 2 montre un premier mode de réalisation comportant une douille dite à griffes objet principal de l'invention. Cette douille est constituée par une virole 11 en alliage d'aluminium qui est usinée afin de définir une collerette basse 12 dont la section correspond à l'épaisseur initiale de la virole et un ensemble de secteurs définissant des poutres 13, appelées aussi griffes. Chaque poutre 13 présente une section non uniforme c'est à dire une section qui varie par zones sur toute sa longueur afin de définir une poutre iso contrainte. La surface interne de l'extrémité libre des poutres 13 comporte un filetage 14 dont le rôle sera décrit ci-dessous et qui correspond au filetage 9 de la figure 1. La figure 3 montre un second mode de réalisation de la douille à griffes dans laquelle la virole 11' possède une collerette basse 12' et un ensemble de poutres 15 appelées aussi griffes. Chaque poutre 15 présente une section qui varie par zones sur toute sa longueur afin de définir une poutre iso contrainte. L'extrémité libre des poutres 15 définit un bossage 16 dont la section correspond à l'épaisseur initiale de la virole 11' et qui comporte un profil présentant des chanfreins 17 sur la surface intérieure de la poutre 15 et un chanfrein 18 sur la surface extérieure de la poutre 15. Le rôle de ce profil sera décrit ci-dessous. La figure 4 est une coupe selon l'axe 4-4 de la figure 3 et 30 représente une poutre 15 présentant une section non uniforme constituée de deux zones 18, 19 de section différente obtenues lors de l'usinage de la virole Il'. La zone 18 est parfaitement rectiligne et participe à la flèche de la poutre 15 alors que la zone 19 présente un profil tronconique qui constitue un élément à inertie variable de la poutre élastique 15 qui travaille ainsi en flexion en quasi iso contrainte et répartit de ce fait la charge sur toute la longueur de la poutre. Il en est de même pour les poutres 13 dont les zones 18' et 19' 10 présentent une élasticité maximum pour un effort minimum tout en restant dans le domaine élastique de l'alliage d'aluminium. En effet, l'utilisation d'un segment engendrant une variation d'inertie dans une partie d'une poutre de la douille à griffes élastique 15 de l'invention permet d'améliorer de façon remarquable les caractéristiques structurelles des douilles de verrouillage en autorisant une insertion et une éjection de force moyenne lors de l'accouplement et du désaccouplement des embases et des fiches des ensembles de connexion tout en conservant les qualités 20 intrinsèques de maintien mécanique. La figure 5 représente un premier mode de réalisation d'un ensemble de connexion à désaccouplement rapide 20. Cette figure bien que partielle montre les éléments principaux de l'invention à 25 savoir le dispositif permettant le verrouillage sur l'embase 21 de la fiche 22 et le désaccouplement rapide permettant le largage de la fiche 22. Le boîtier creux de forme tubulaire de l'embase 21 comporte 30 une extrémité filetée 23 pénétrant dans les moyens d'accouplement et de blocage disposés sur la surface extérieure du corps 24 de la fiche 22. Ces moyens d'accouplement et de blocage comportent principalement une douille à griffes intérieure représentée par une poutre 13 de la virole 11 et d'une bague extérieure de blocage 25. La poutre 13 est munie du filetage 14 comme expliqué précédemment et lors de l'accouplement de l'embase 21 et de la fiche 22 le rapprochement progressif de ces dernières est obtenu grâce au vissage effectué par rotation de la bague 25 extérieure de la fiche entraînant en rotation la virole 11 et engageant ainsi les filetages 14 et 23. Le verrouillage de l'ensemble de connexion 20 est alors assuré par un ressort situé entre la virole 11 et la bague de blocage 25 si bien que dans cette configuration toute translation du corps de fiche est impossible car la surface extérieure 26 de l'extrémité de la poutre 13 repose sur la surface intérieure 27 de la bague extérieure de verrouillage 25. L'extrémité de la poutre 13 présente une extrémité chanfreinée 28 dont le rôle en coopération avec l'extrémité chanfreinée 29 de la bague 25 apparaîtra dans les phases de largage de la fiche 22 telles que décrites dans les figures 6a à 6d. La figure 6a montre la première étape de largage de la fiche 22 qui résulte de l'effort axial exercé par une cordelle non représentée sur la bague de blocage extérieure 25 qui se déplace vers l'arrière de la fiche, comme indiqué par la flèche F, en libérant ainsi les surfaces respectives 26 et 27 de la poutre et de la bague.30 La figure 6b représente le filetage 14 de la poutre 13 désengagé du filetage 23 du boîtier de l'embase 21 permettant ainsi à la fiche 22 de se déplacer en translation vers l'extérieur de l'embase 21 et d'assurer par son largage la séparation des connecteurs de l'ensemble de connexion 20. Dans cette étape, la poutre 13 se déforme sous l'action combinée de l'effort de traction exercée sur la fiche 22 , comme indiqué par la flèche F, et du profil des filetages complémentaires 23 et 14. La figure 6b montre que, une fois la fiche séparée de l'embase, la poutre 13 reprend sa forme initiale puisque aucun effort n'est appliqué sur la douille à griffes. Enfin la figure 6c montre la poutre 13 reprenant sa forme initiale grâce à la coopération par glissement des surfaces des extrémités chanfreinées 28 et 29 de la bague extérieure de blocage 25 et de la poutre 13. Cette étape conduit ainsi à l'étape finale montrée en figure 6d dans laquelle les surfaces réciproques 26 et 27 de la poutre et de la bague 25 sont à nouveau en contact, c'est à dire dans la position de protection des éléments du dispositif de verrouillage de la fiche. Ce premier mode de réalisation, dans lequel les dispositifs de verrouillage présentent une sécurité absolue quant au maintien des composants à savoir une douille à griffes unique composée de poutres en iso contrainte réunies par une collerette, s'applique de manière préférentielle aux ensembles de connexion comportant un connecteur fiche vissé sur un connecteur fixe ou embase dont le désaccouplement s'effectue soit par largage de la fiche selon un déplacement en translation, soit par dévissage traditionnel. Les figures 7a à 7d montrent un second mode de réalisation de l'invention pour des ensembles de connexion utilisant des connecteurs, non vissés, de type push-pull (par poussée longitudinale) dans lesquels les connecteurs embase et fiche sont accouplés selon un mouvement de translation longitudinal et sont désaccouplés par un mouvement de translation de sens opposé. Comme dans le mode de réalisation précédant les dispositifs de verrouillage présentent une sécurité absolue quant au maintien des composants à savoir une douille à griffes unique composée de poutres 15 en iso contrainte réunies par une collerette 12'. Cette réalisation utilisant des connecteurs circulaires est composée d'éléments circulaires comme dans le premier mode de réalisation. Dans le cas de connecteurs polygonaux de type connecteurs rectangulaires il est bien entendu que les éléments tels que les douilles à griffes présentent des sections polygonales aptes à s'ajuster avec les profils et sections complémentaires des boîtiers extérieurs constituant les éléments de blocage. Dans cet exemple les figures 7a à 7d montrent les étapes d'accouplement et de blocage du connecteur fixe ou embase 31 et du connecteur largable ou fiche 32 de l'ensemble de connexion 30. Il est évident que les opérations de désaccouplement et de déblocage s'effectuent selon les opérations inverses à celles décrites ci-dessous. La figure 7a montre un ensemble de connexion 30 à 30 désaccouplement rapide. Cette figure bien que partielle montre les éléments principaux de l'invention à savoir le dispositif permettant le verrouillage sur l'embase 31 de la fiche 32 et le désaccouplement rapide permettant le largage de la fiche 32. Le boîtier creux de forme tubulaire de l'embase 31 comporte une extrémité 33 possédant sur sa surface extérieure un bossage 34 chanfreiné pénétrant dans les moyens d'accouplement et de blocage disposés sur la surface extérieure du corps de fiche 35. Ces moyens d'accouplement et de blocage comportent principalement une douille à griffes intérieure représentée par une poutre 15 de la virole 11' et une bague extérieure de blocage 36 présentant une contre bague 37 dont l'extrémité frontale comporte un chanfrein 38. La poutre 15 est munie d'un bossage 16 présentant des 15 chanfreins 17 sur la surface intérieure de la poutre 15 et un chanfrein 18 sur la surface extérieure de la poutre 15. La figure 7a montre les différents composants de l'ensemble de connexion lors de l'étape initiale d'accouplement à savoir le 20 positionnement et l'orientation de la fiche 32 par rapport à l'embase 31. La figure 7b montre l'étape d'introduction de la fiche 32 dans l'embase avec le glissement du bossage 16 de la poutre 15 sur la surface extérieure de l'extrémité 33 du boîtier de l'embase 31 25 jusqu'au bossage 34 de ladite extrémité. La poussée exercée sur la fiche 32 déforme la poutre 15 par le glissement de la surface du chanfrein avant 17 agissant sur la surface chanfreinée du bossage 34. La déformation de la poutre 15 fait que le chanfrein 18 du bossage 16 vient au contact du chanfrein 38 de la contre bague 37 30 de la bague de blocage. 5 10 La figure 7c montre la poutre 15 en position repos assurant par coopération de son chanfrein arrière 17 et du profil chanfreiné du bossage 34 le blocage de la fiche 32 dans l'embase 31. Ce blocage est alors complété, comme il est visible sur la figure 7d par la poussée sur la bague extérieure de blocage 36 amenant ainsi la surface interne 39 de la contre bague 37 à bloquer le bossage 16 de la poutre 15. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisations qui ont été décrits, elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 . Dispositif de verrouillage pour ensemble de connexion à désaccouplement rapide (20, 30) constitué d'une partie fixe comportant une embase (21, 31), d'une partie largable comportant une fiche (22, 32) équipée d'un dispositif de verrouillage et de déverrouillage de l'ensemble de connexion, ensemble de connexion dans lequel le connecteur correspondant à la partie largable comporte deux bagues concentriques, la bague intérieure portant des moyens d'accouplement effaçables agencés de manière à pouvoir occuper deux positions fonctionnelles, à savoir une position de blocage et une position de libération, la bague extérieure comportant des moyens de blocage et de déblocage des deux positions fonctionnelles, dispositif caractérisé en ce que la bague intérieure est une virole (11, 11') pourvue de secteurs définissant des poutres (13, 15) en porte à faux disposée entre l'embase (21, 31) de la partie fixe et la bague extérieure (25, 36) de la partie largable. 2 . Dispositif de verrouillage pour ensemble de connexion à désaccouplement rapide selon la revendication 1 caractérisé en ce les poutres (13) comportent sur leur surface interne un filetage (14) permettant leur accouplement avec un filetage (23) de l'embase (21). 3 . Dispositif de verrouillage pour ensemble de connexion à désaccouplement rapide selon la revendication 1 caractérisé en ce les poutres (15) comportent sur leur surface interne un bossage (16) permettant leur accouplement avec un bossage (34) de l'embase (31). 4 . Dispositif de verrouillage pour ensemble de connexion à désaccouplement rapide selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque poutre (13, 15) en porte à faux présente une section non uniforme (18, 19, 18', 19') sur toute sa longueur. 5 . Dispositif de verrouillage pour ensemble de connexion à désaccouplement rapide selon la revendication 4 caractérisé en ce que chaque poutre (13, 15) en porte à faux présentent une élasticité maximum pour un effort minimum dans le domaine élastique du 10 matériau. 6 . Dispositif de verrouillage pour ensemble de connexion à désaccouplement rapide selon la revendication 1 caractérisé en ce que le matériau de la virole (11, 11') est un alliage d'aluminium. 15 7 . Connecteur électrique circulaire à accouplement par rotation caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de verrouillage à désaccouplement rapide constitué par deux bagues concentriques, la bague intérieure portant des moyens d'accouplement effaçables 20 agencés de manière à pouvoir occuper deux positions fonctionnelles, à savoir une position de blocage et une position de libération, la bague intérieure étant une virole (11) pourvue de secteurs définissant des poutres (13) en porte à faux. 25 8 . Connecteur électrique circulaire à accouplement par poussée longitudinale caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de verrouillage à désaccouplement rapide constitué par deux bagues concentriques, la bague intérieure portant des moyens d'accouplement effaçables agencés de manière à pouvoir occuper 30 deux positions fonctionnelles, à savoir une position de blocage etune position de libération, la bague intérieure étant une virole (1 l') pourvue de secteurs définissant des poutres (15) en porte à faux. 9 . Connecteur électrique polygonal à accouplement par poussée longitudinale caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de verrouillage à désaccouplement rapide constitué par deux éléments concentriques, l'élément intérieur portant des moyens d'accouplement effaçables agencés de manière à pouvoir occuper deux positions fonctionnelles, à savoir une position de blocage et une position de libération, l'élément intérieur étant une virole (1 l') pourvue de secteurs définissant des poutres (15) en porte à faux.