Brevet FR2997800A1 — publié le 20140509

SYSTÈME DE VERROUILLAGE SÉCURISÉ ET CONNECTEUR COMPORTANT UN TEL SYSTÈME Domaine de l'invention L'invention concerne un système de verrouillage sécurisé permettant de bloquer le système en position verrouillée lorsque la température environnante est élevée et de le débloquer lorsque l'environnement est à température ambiante. L'invention concerne également un connecteur électrique et un ensemble connecteur comportant un tel système de verrouillage. L'invention trouve des applications dans tous les domaines nécessitant le verrouillage d'un boitier sur un autre élément. Elle trouve notamment des applications dans le domaine de la connectique et, en particulier, dans les domaines de la connectique aéronautique et automobile, où les connecteurs sont souvent soumis à de fortes vibrations dans des environnements à plus de 150 degrés Celsius. Etat de la technique En connectique, on appelle « ensemble connecteur » un ensemble de deux éléments de connexion (par exemple un élément de connexion mâle et un élément de connexion femelle) assemblés l'une avec l'autre pour assurer une liaison électrique. Chacun des éléments de connexion comporte un ou plusieurs contacts électriques (mâles ou femelles) aptes à s'assembler à des contacts électriques complémentaires de l'autre élément de connexion. Dans certaines applications, notamment dans les domaines de la connectique aéronautique ou automobile, les fortes vibrations environnementales génèrent des déplacements des éléments de connexion l'un par rapport à l'autre. Ces déplacements peuvent entraîner une perte de liaison électrique entre lesdits éléments de connexion d'un même ensemble connecteur. Pour éviter tout déplacement d'un élément de connexion par rapport à un autre, il est connu de munir chaque ensemble connecteur d'un système de verrouillage permettant de verrouiller la liaison entre les deux éléments de connexion et ainsi empêcher des déconnexions intempestives. Un tel système de verrouillage doit permettre de maintenir la connexion, même lorsque l'ensemble connecteur est soumis à des vibrations. Pour cela, il est connu d'installer un système de verrouillage autour d'un des éléments de connexion afin de verrouiller chaque élément de connexion par rapport à l'autre élément de connexion du même ensemble connecteur. Différents systèmes de verrouillage existent actuellement. Le système le plus connu consiste en une bague de verrouillage généralement cylindrique montée à l'extrémité d'un des éléments de connexion afin de maintenir les deux éléments de connexion assemblés. Cette bague de verrouillage est généralement un cylindre creux et court, appelé par la suite anneau, équipé d'un premier moyen de maintien destiné à maintenir l'anneau libre en rotation sur un premier élément de connexion et d'un second moyen de maintien destiné à maintenir l'anneau sur le second élément de connexion de l'ensemble connecteur. Parmi les bagues de verrouillage, il existe des bagues de verrouillage dont le second moyen de maintien est un pas de vis permettant de visser ledit anneau sur les éléments de connexion réalisé au niveau de la paroi intérieure de l'anneau . Ce pas de vis n'est pas toujours suffisant à assurer un maintien de la connexion pendant des vibrations, aussi il existe des bagues de verrouillage dont le second moyen de maintien est complété par une succession de crans destinés à se loger autour d'un élément de blocage. Ces crans sont réalisés aussi dans la paroi intérieure de l'anneau, qui est munie d'une succession de crans destinés à se loger autour d'un élément de blocage. L'élément de blocage peut alors être un simple pion de blocage ou bien un dispositif de prépondérance à bille et ressort. Dans cette deuxième variante, l'élément de blocage comporte généralement un orifice débouchant à la surface de l'élément de connexion et formant un logement transversal. L'élément de blocage comporte également un ressort placé transversalement dans l'orifice débouchant, c'est-à-dire placé perpendiculairement à la direction des contacts électriques de l'élément de connexion. Cet élément de blocage comporte de plus une bille placée au-dessus du ressort de façon à être partiellement dans le logement. Cette bille est positionnée de façon à être partiellement dans le logement lorsque le ressort est détendu et totalement dans le logement lorsque le ressort est comprimé. Dans cette variante, la bague de verrouillage est montée à l'extrémité de l'élément de connexion de façon à pouvoir recouvrir le logement. Lors du verrouillage du système, l'opérateur fait subir un mouvement de rotation à la bague de verrouillage autour de l'élément de connexion. La paroi intérieure de la bague de verrouillage coulisse, cran par cran, autour de l'extrémité de l'élément de connexion et donc de l'élément de blocage. Ainsi, la paroi intérieure crantée de la bague de verrouillage entraine un mouvement de la bille dans son logement. Ce mouvement est induit par les crans de la bague de verrouillage. En effet, chaque cran est une dent asymétrique, en forme sensiblement de triangle rectangle. Chaque cran comporte donc un coté bas de faible hauteur et un coté haut de plus grande hauteur. La hauteur du coté haut est sensiblement égale à la hauteur de la partie de la bille qui dépasse du logement. Ainsi, lorsque la bague de verrouillage est en rotation, le coté bas des crans appuie sur la bille, ce qui comprime le ressort. La bille se trouve alors totalement logée dans son logement et ne dépasse pas dudit logement. La bague de verrouillage continuant à coulisser, le coté haut des crans se trouve en regard de la bille qui peut alors sortir en partie du logement sous l'effet de la détente du ressort. Lorsque la bille est partiellement hors de son logement, elle se trouve bloquée dans le cran de la bague de verrouillage, assurant le verrouillage de l'ensemble connecteur. Toutefois, lors de conditions extrêmes et notamment à de fortes vibrations ou de fortes secousses à haute température, il arrive que le ressort se comprime involontairement entrainant la bille dans le logement, ce qui permet aux crans de la bague de verrouillage de coulisser de façon à déverrouiller ladite bague. De telles conditions extrêmes se rencontrent, par exemple, dans le domaine de l'automobile, lorsqu'un véhicule passe sur un nid de poule ou toute autre cavité de la chaussée, ou dans le domaine de l'aéronautique, lors de trous d'air en vol ou de chocs à l'atterrissage. Exposé de l'invention L'invention a justement pour but de remédier aux inconvénients des techniques exposées précédemment. A cette fin l'invention propose un système de verrouillage à bille dans lequel le ressort de ne peut se détendre lorsque la température ambiante est élevée. Pour cela, le ressort est fabriqué dans un matériau à mémoire de forme offrant une certaine rigidité au ressort lorsque l'environnement est à température élevée et une certaine élasticité au ressort lorsque l'environnement est à température ambiante. De cette façon, tant que le dispositif sur lequel le système de verrouillage est monté fonctionne, assurant une température environnementale relativement élevée, le système de verrouillage ne peut se déverrouiller de façon intempestive. Au contraire, lorsque l'environnement retourne à température ambiante, le ressort retrouve son élasticité permettant un déverrouillage normal par l'opérateur. De façon plus précise, l'invention concerne un système de verrouillage sécurisé comportant : - un boitier muni d'au moins un orifice transversal débouchant à la surface dudit boitier, - une bague de verrouillage à paroi crantée, apte à être verrouillée à une extrémité du boitier, - un ressort logé dans l'orifice du boitier, - une bille installée au moins partiellement dans l'orifice du boitier, au-dessus du ressort. Ce système se caractérise par le fait que le ressort est fabriqué dans 20 un matériau à mémoire de forme apte à prendre : - un état élastique lorsqu'une température environnementale est inférieure ou égale à une température critique du matériau à mémoire de forme, cet état élastique permettant un déplacement de la bille dans l'orifice, et 25 - un état durci lorsqu'une température environnementale est supérieure à une température critique du matériau à mémoire de forme, cet état durci empêchant tout déplacement de la bille dans l'orifice. Ce système peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques 30 suivantes : - le matériau à mémoire de forme est un alliage quasi-équiatomique Nickel-Titane. - le boitier comporte plusieurs orifices équipés chacun d'un ressort et d'une bille. 2 99 7800 5 L'invention concerne également un connecteur comportant un système de verrouillage tel que décrit précédemment. Dans un tel connecteur, le boitier est généralement un corps de fiche. L'invention concerne en outre un ensemble connecteur comportant un 5 premier et un second éléments de connexion aptes à être connectés l'un avec l'autre. Cet ensemble connecteur se caractérise par le fait qu'il comporte un système de verrouillage tel que décrit précédemment, dans lequel le boitier est un corps de fiche ou un corps d'embase d'un des éléments de connexion et la bague de verrouillage assure le verrouillage du 10 premier élément de connexion avec le second élément de connexion. Avantageusement, le corps d'embase ou le corps de fiche de chaque élément de connexion de cet ensemble connecteur comporte au moins un orifice dans lequel sont logés un ressort et une bille, une unique bague de verrouillage assurant un blocage de chacune des billes dans son orifice. 15 Brèves description des figures La figure 1 représente une vue en coupe du système de verrouillage avec un dispositif de prépondérance à bille et ressort selon l'invention, lorsque la température environnementale est élevée. La figure 2 représente schématiquement un ensemble connecteur muni du système de verrouillage de la figure 1. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention L'invention concerne un système de verrouillage à dispositif de prépondérance à bille et ressort permettant d'assurer un verrouillage sécurisé tant que le dispositif supportant le système de verrouillage est en fonctionnement. Un exemple de ce système de verrouillage est représenté sur la figure 1. Ce système de verrouillage comporte une bague de verrouillage 20 30 ayant une paroi intérieure 21 munie de crans asymétriques 22. Cette bague de verrouillage 20 est une bague classique du type de la bague de verrouillage à paroi crantée décrite précédemment. Ce système de verrouillage comporte en outre un dispositif 30 de prépondérance à bille et à ressort. Ce dispositif de prépondérance 30 est 35 logé dans un logement 33 ménagé dans un boitier 10 autour duquel est montée la bague de verrouillage 20. Ce boitier 10 peut être une partie du dispositif supportant le système de verrouillage. Il fait toutefois partie intégrante du système de verrouillage puisqu'il comporte le logement 33 destiné à recevoir le dispositif de prépondérance 30. Ce logement 33 est un orifice débouchant à la surface de la paroi 11 du boitier 10. Cet orifice est réalisé transversalement dans le boitier 10, c'est-à-dire qu'il est perpendiculaire à la paroi 11 du boitier 10. Dans le cas qui sera décrit plus en détail par la suite où le boitier est un corps de fiche d'un connecteur électrique, alors l'orifice est perpendiculaire à la direction des contacts électriques montés à l'intérieur du corps de fiche. Selon l'invention, le dispositif de prépondérance 30 comporte un ressort 31 et une bille 32. Le ressort 31 est installé dans le logement 33 de façon à être transversal à la paroi du boitier. La bille 32 est installée au-dessus du ressort 31, c'est-à-dire au niveau de l'embouchure de l'orifice. De cette façon, lorsque le ressort est comprimé, la bille 32 se trouve entièrement logée dans le logement 33. Au contraire, lorsque le ressort est détendu, la bille 32 n'est que partiellement logée dans le logement 33 ; dans ce cas, la partie de la bille 32 qui est hors de l'orifice se trouve prisonnière d'un cran 22 de la bague de verrouillage 20. Dans l'invention, le ressort 31 du dispositif de prépondérance est réalisé dans un matériau à mémoire de forme. Le matériau à mémoire de forme peut être, par exemple, un alliage quasi-équiatomique NickeL-Titane. Les matériaux à mémoire de forme ont la propriété de garder en mémoire une forme initiale et d'y retourner même après déformation. De tels matériaux offrent l'avantage de pouvoir alterner deux formes ou deux comportements lorsque la température de l'environnement varie autour d'une température critique. En particulier, des matériaux à mémoire de forme permettent au ressort 31 d'être dans un état élastique lorsque l'environnement est à une température inférieure ou égale à une température critique, par exemple à température ambiante, et dans un état durci lorsque la température de l'environnement est supérieure à la température critique. On appelle température critique, ou TC, la température à laquelle le matériau à mémoire de forme change d'état. Certains matériaux à mémoire de forme tels que les alliages Nickel - Titane, connus sous le nom de Nitinol®, ont une température critique d'environ 36°C. Ainsi, dans l'invention, le ressort 31 peut passer successivement d'un état élastique à un état durci. Autrement dit, lorsque l'environnement est à une température inférieure ou égale à TC, par exemple à température ambiante, alors le ressort 31 est dans un état élastique et peut passer facilement d'un état comprimé à un état détendu, ce qui permet à un opérateur de verrouiller ou de déverrouiller la bague de verrouillage. Au contraire, lorsque l'environnement est à une température élevée, supérieure à TC, alors le ressort 31 est dans un état durci. Dans son état durci, le ressort 31 est totalement épanoui dans son logement 33 ; il n'est plus comprimable. La bille 32 ne peut donc plus rentrer en totalité dans le logement 33 et reste partiellement hors dudit logement. De cette façon, la bille 32 est bloquée entre le cran 22 de la bague de verrouillage et le ressort 31 durci. On comprend alors que quelles que soient les conditions extérieures (vibrations extrêmes, secousses, etc.), la bague de verrouillage ne peut pas se déverrouiller tant que la température environnementale n'est pas redescendue en-dessous de la température critique. Le verrouillage est ainsi sécurisé. Dans une variante de l'invention, deux ou plusieurs dispositifs de prépondérance 30 peuvent être répartis sur le contour du boitier. Une telle variante peut être particulièrement intéressante lorsque le diamètre du boitier est de grande dimension. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de verrouillage qui vient d'être décrit est appliqué aux connecteurs électriques. Dans ce cas, le logement 33 est réalisé dans le corps de fiche ou le corps d'embase du connecteur. Le dispositif de prépondérance 30 se trouve alors perpendiculaire aux contacts électriques montés dans le corps de fiche ou d'embase et la bague de verrouillage 20 tourne autour de l'extrémité dudit corps de fiche. Il est à noter que, dans les domaines de la connectique automobile et aéronautique, les connecteurs sont souvent dans l'environnement du moteur. En conséquence, dès que le moteur est en fonctionnement, la température de l'environnement augmente, dépassant facilement la température critique. Au contraire, dès que le moteur est à l'arrêt, la température environnementale diminue pour retourner à la température ambiante. Comme les opérateurs travaillent généralement à moteur arrêté, le système de verrouillage peut être manipulé de la même façon qu'un système de verrouillage classique. Le système de verrouillage peut également être monté entre deux éléments de connexion Cl, C2 d'un ensemble connecteur, comme montré sur la figure 2. Dans ce cas, un logement 33 est réalisé dans le corps de fiche 12 ou le corps d'embase 13 d'un des éléments de connexion et équipé d'un dispositif de prépondérance. Dans ce cas, la bague de verrouillage 20 comporte une zone crantée destinée à venir fermer le logement 33. Dans une variante, un logement 33 est réalisé dans le corps de fiche 10 de l'élément de connexion C2 ou le corps d'embase 13 de l'élément de connexion Cl et un dispositif de prépondérance 30 est installé dans chacun de ces logements 33, perpendiculairement aux contacts électriques de chacun des éléments de connexion. La paroi intérieure 21 de la bague de verrouillage 20 comporte alors deux zones crantées, opposées l'une à 15 l'autre, à chaque extrémité du cylindre creux formant la bague de verrouillage. Chaque zone crantée, non visible sur la figure 2, assure la fermeture d'un des logements 33 et donc le maintien d'une des billes 32. Le système de l'invention qui vient d'être décrit présente l'avantage d'assurer une sécurité par rapport aux systèmes classiques nécessiter l'ajout 20 d'aucune pièce ni modifier les chaines de montage des connecteurs. REVENDICATIONS1. Système de verrouillage sécurisé comportant : - un boitier (10) muni d'au moins un orifice transversal (33) débouchant à la surface dudit boitier, - une bague de verrouillage (20) à paroi crantée (22), apte à être verrouillée à une extrémité du boitier, - un ressort (31) logé dans l'orifice (33) du boitier, - une bille (32) installée au moins partiellement dans l'orifice (33) du boitier, au-dessus du ressort, caractérisé en ce que le ressort (31) est fabriqué dans un matériau à mémoire de forme apte à prendre : - un état élastique lorsqu'une température environnementale est inférieure ou égale à une température critique du matériau à mémoire de forme, cet état élastique permettant un déplacement de la bille dans l'orifice, ou - un état durci lorsqu'une température environnementale est supérieure à une température critique du matériau à mémoire de forme, cet état durci empêchant tout déplacement de la bille dans l'orifice. 2. Système de verrouillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau à mémoire de forme est un alliage quasi-équiatomique Nickel -Titane. 3. Système de verrouillage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le boitier (10) comporte plusieurs orifices (33) équipés chacun d'un ressort (31) et d'une bille (32). 4. Connecteur électrique, caractérisé en ce qu'il comporte un système de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel le boitier (10) est un corps de fiche ou un corps d'embase (12 ou 13) de connecteur. 5. Ensemble connecteur comportant un premier et un second éléments de connexion (Cl, C2) aptes à être connectés l'un avec l'autre, caractérisé en ce qu'il comporte un système de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel le boitier (10) est un corps 5 de fiche ou un corps d'embase (12, 13) d'un des éléments de connexion et la bague de verrouillage (20) assure le verrouillage du premier élément de connexion (Cl) avec le second élément de connexion (C2). 6. Ensemble connecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce 10 que le corps d'embase ou le corps de fiche (12, 13) de chaque élément de connexion (Cl, C2) comporte au moins un orifice (33) dans lequel sont logés un ressort (31) et une bille (32), une unique bague de verrouillage (20) assurant un blocage de chacune des billes dans son orifice.