WO2023175111A1 - Composant monobloc pour connecteur électrique et/ou optique comprenant un corps et une bague formant écrou d'étanchéité et de fixation par blocage en rotation à un connecteur - Google Patents

Composant monobloc pour connecteur électrique et/ou optique comprenant un corps et une bague formant écrou d'étanchéité et de fixation par blocage en rotation à un connecteur Download PDF

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WO2023175111A1
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piece component
connector
nut
component according
locking nut
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PCT/EP2023/056819
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Florent BUTTIN
Pascal DESPINASSE
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Radiall
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    • H01R43/18—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for manufacturing bases or cases for contact members

Definitions

  • One-piece component for an electrical and/or optical connector comprising a body and a ring forming a sealing nut and fixing it by rotating to a connector.
  • the present invention relates to the field of electrical and/or optical connectors.
  • the invention aims firstly to improve these solutions in terms of size and cost of parts and manufacturing.
  • a ring forming a nut mounted in rotation around a body this nut comprising either a thread intended to be screwed onto a complementary thread, either a ramp or a lug intended to engage in a helical movement respectively in a complementary lug or ramp in order to produce a bayonet type fixing.
  • the nut is tightened and loosened by rotating it in two opposite directions of rotation.
  • this nut is generally kept free to rotate around the body using a split annular ring positioned in a groove in the nut and in a groove in the body.
  • This split annular ring cannot thus ensure watertightness.
  • the coaxial connector 1 also comprises, in the example described, a locking nut forming a plug 5 mounted in rotation around the front of the body 2 and a sleeve 6 mounted on the rear of the body 2.
  • the body 2 of the connector is intended to be coupled with that of a complementary coaxial connector while the sleeve 6 is intended to be mounted on a coaxial cable 8.
  • This coaxial cable 8 comprises a central contact 9 and an insulator 10 surrounding the central contact 9 and the cable 8 can be received inside the sleeve 6 of the coaxial connector 1.
  • the locking nut 5 locks the body 2 of the connector with that of a complementary connector once they have been coupled together.
  • a rod 7 forming the mechanical retention element is arranged between them.
  • nut 5 is blocked in translation thanks to ring 7.
  • a backshell type accessory 100 comprises a body of generally substantially cylindrical shape 120, which extends along a longitudinal axis Y and a locking nut 50 mounted to rotate around the body 120.
  • the locking nut 50 is blocked axially in relation to the body 120 by means of a retention ring 70.
  • a seal (not shown) can be added near the ring to guarantee sealing.
  • the nut 50 is provided internally with a peripheral thread 51 to screw onto an external peripheral thread of a connector of generally circular section.
  • the body 120 is adapted to be crossed by an electrical and/or optical cable to be connected to the circular connector while ensuring protection of the cable from the outside.
  • the invention aims to meet all or part of this need.
  • the invention relates, according to one of its aspects, to a single-piece component, intended to be assembled with an electrical and/or optical connector along an assembly axis, comprising:
  • a body forming a sheath adapted to be crossed by at least one central contact and/or at least one electrical and/or optical cable to be connected to the connector while ensuring the protection of the central contact(s) and /or cable(s) facing the outside;
  • insmountable connection which is also conventionally designated by the terms “permanent connection”, is meant here and in the context of the invention, the usual mechanical meaning, namely a connection between the locking nut and the body which cannot be undone without at least partially damaging one of these two parts of the one-piece assembly. Otherwise, in the context of the invention, it is not possible to separate the locking nut from the body or vice-versa without damaging or breaking one and/or the other of these two parts.
  • the close manufacturing and operating clearances between the complementary shapes respectively of the nut and the body guarantee sealing against the outside when the nut is in its locking position on the connector.
  • the radius clearances are between 0.1 and 0.8 mm.
  • the complementary interior shapes may include at least one ball-joint, trapezoidal, triangular, toric, single or multiple curved, zig-zag section.
  • a ball joint section allows rotation in all directions of the nut relative to the body.
  • a trapezoidal section allows in particular good control of the vertical and horizontal movement clearance between the body and the locking nut.
  • the complementary shapes can have one or the other of sections repeated several times depending on the length between nut and body. Repeating sections allows for reduction in nut size while maintaining the same amount of bearing surface between the nut and body.
  • the trapezoidal section can be advantageously straight with a height greater than the manufacturing and operating clearances.
  • the angle of inclination a on the side of the trapezoidal section relative to the bases can be between 30 and 60°.
  • the locking nut and/or the body is(are) pierced with one or more holes opening out or comprising one or more channels on the surface, forming drains.
  • the body and the locking nut are based on metal or metal alloy, or based on polymer material, in particular obtained by additive manufacturing or 3D printing.
  • the locking nut can be a screw nut or a bayonet nut.
  • the nut When the nut is a bayonet, it may internally comprise at least one lug intended to cooperate with a groove forming a complementary cam, or at least one groove forming a cam intended to cooperate with a complementary lug so as to achieve bayonet fixation.
  • the lug may include a flexible portion.
  • the locking nut may comprise externally a knurling, a polygonal pattern in particular hexagonal or a lug hole intended to cooperate with a tightening tool, such as a wrench.
  • the body may have a straight shape with a longitudinal axis coinciding with the assembly axis or a curved shape with at least one bend relative to the assembly axis.
  • the body is a connector housing while the nut is a locking nut of said housing to a complementary connector housing.
  • the one-piece component constitutes a “rear connection” type accessory, intended to be assembled with the rear of a connector of generally circular shape.
  • the invention also relates to an assembly comprising a connector of generally circular shape and an accessory with a shielding cover constituted by the one-piece component.
  • the invention essentially consists of a one-piece component in which a locking nut with a connector is assembled by complementary geometric shapes by being mounted in rotation directly around a body.
  • the one-piece component can be a connector housing to be locked by the nut to a complementary connector housing. It can also be a backshell type accessory to be locked using the nut at the back of a connector.
  • the one-piece component is advantageously obtained by an additive manufacturing technique, preferably by powder bed fusion such as direct laser sintering.
  • Figure 1 shows in longitudinal section view a TNC type coaxial connector, as disclosed in patent EP2256876B1.
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view of a circular connector accessory, of backshell type according to the state of the art, consisting of a body and a locking / unlocking nut mounted in rotation around the body using a retention ring
  • Figure 3 is a perspective view of a circular connector comprising a one-piece component according to the invention, and a complementary circular connector to be locked together by means of the locking nut of the one-piece component of the type bayonet.
  • Figure 4 is a side view of Figure 3.
  • Figure 4A is a detailed view in longitudinal section of Figure 4 showing the complementary shapes within the connector housing and the locking nut constituting the one-piece component according to the invention.
  • Figure 5 is a perspective view of a circular connector with the one-piece component and a complementary circular connector, showing an alternative embodiment of the bayonet locking device of Figure 4.
  • Figure 6 is a perspective view of a variant embodiment of the complementary circular connector of Figure 5.
  • Figure 7 is a perspective view of a backshell type accessory constituted by a one-piece component according to the invention whose nut is to be locked at the rear of a circular type connector.
  • Figure 8 is a longitudinal sectional view of Figure 7 showing the complementary shapes within the body and the locking nut of the backshell type accessory.
  • Figure 9 is a perspective view of a locking nut of the one-piece component, comprising a through hole forming a drain according to an alternative embodiment of the invention.
  • FIGS 10A to 10G illustrate different possible geometric shapes for the complementary shapes defining a non-removable connection between the locking nut and the body of the one-piece component according to the invention.
  • Figure 11 is a perspective view of a locking nut of the one-piece component, comprising a hexagonal exterior surface according to an alternative embodiment of the invention.
  • Figure 12 is a perspective view of a locking nut of the one-piece component, comprising a knurled outer surface according to an alternative embodiment of the invention.
  • Figure 13 is a detailed sectional view at the level of partly complementary shapes between body and locking nut of a one-piece component according to the invention.
  • Figures 1 and 2 have already been described in detail in the preamble. They will therefore not be commented on below.
  • Figures 3 to 4A show an example of a plug type connector 1 with a one-piece component, according to a first configuration of the invention.
  • the connector housing 2 is crossed by a plurality of central contacts 3 while ensuring their protection from the outside.
  • a locking nut 5 is free only in rotation according to a degree of freedom directly around the housing 2 according to complementary interior shapes 22, 52 by defining an unremovable (permanent) connection, i.e. a connection which it is not possible to remove without breakage or mechanical degradation.
  • the connector housing 2 and the locking nut 5 form a single piece component without any retention or sealing part between them.
  • the complementary shapes 22, 52 illustrated here have a trapezoidal section.
  • the trapezoidal section is straight with a small base equal to 3 mm, a large base equal to 4 mm and a height equal to 2 mm.
  • the trapezoidal section is such that the interference, measured at the radius, between the complementary internal shapes 22 and 52 respectively of the nut 5 and the connector housing 2 is at least 1 mm.
  • the trapezoidal section is such that the height of the trapezoid is greater than the manufacturing and operating clearances between nut and body.
  • the angle of inclination a on the side of the trapezoidal section relative to the bases is determined so that it does not cause conical wedging in the slopes of the trapezoid.
  • the angle of inclination a on the side of the trapezoidal section can be between 30 and 60°.
  • the angle of inclination of the side of the trapezoidal section in relation to the bases is of the order of 45°.
  • the dimensional characteristics of the trapezoidal shape are at least such as to prevent any disassembly or damage to the nut along the body during the application of the locking torque.
  • the dimensional characteristics are chosen to prevent any conical jamming in the slopes of the trapezoid.
  • the clearances on the radius can be between 0.1 and 0.8 mm.
  • the locking nut 5 makes it possible to lock the housing 2 to a housing 12 of complementary connector 11, which are adapted to be coupled to one another, in order to make the connection.
  • Locking nut 5 here is a bayonet nut. It thus internally comprises at least one lug 13 intended to cooperate with a groove 14 forming a complementary cam made in the housing 12 of the complementary connector 11, so as to achieve bayonet fixing.
  • the complementary interior shapes 22, 52 here have a trapezoidal section.
  • nut 5 comprises an external peripheral surface with a hexagonal section 500.
  • Figure 5 illustrates a variant embodiment of the bayonet fixing device 15: the interior surface of the nut 5 comprises the groove 14 forming the cam, and the lug(s) 13 are made on the exterior surface of the housing 12 of the complementary connector 11.
  • Figure 6 illustrates the possibility of directly integrating the spring function of the bayonet device at the base of a lug 13 by structuring it in the form of a flexible blade 16.
  • the addition of an additional part such as a compressible joint providing the elastic function is alternatively possible.
  • Figures 7 and 8 show an example of an elbow backshell type accessory 100 consisting of a one-piece component according to a second configuration of the invention.
  • the body 120 extends along a first longitudinal axis Y1 and a second longitudinal axis Y2, angled relative to Yl, for example at 90°.
  • This body 120 is intended to be crossed by at least one electrical and/or optical cable, not shown, to be connected to a connector 1' while ensuring the protection of the cable(s) with respect to the outside.
  • a locking nut 50 is free only to rotate according to a degree of freedom directly around the body 120 while being mechanically retained with the latter according to complementary internal shapes 22, 52 defining an unremovable connection.
  • the body 120 and the locking nut 50 form a one-piece component without any retention or sealing part between them.
  • This one-piece component can be entirely metallic or based on a metallic alloy, in particular to provide electromagnetic shielding.
  • the body and the locking nut forming the one-piece component can also be made from a polymer material, to further limit manufacturing costs or the risk of corrosion.
  • the complementary shapes 22, 52 illustrated in Figure 8 are here with a trapezoidal section, similar to those in Figure 4A.
  • the clearances at the manufacturing and operating radius between the complementary shapes 52, 22 respectively of the nut 50 and the body 120 can be between 0.1 and 0.8 mm.
  • the locking nut 50 here allows the body 120 of the accessory 100 to be locked to a 2' housing with a 1' connector.
  • the locking nut 50 here is a screw nut. It thus internally includes a thread 51 intended to be screwed around the thread 20 made at the rear of the housing 2' of the connector 1'.
  • the height h of the accessory 100 at the level of the nut 50 is reduced due to the absence of a necessary mechanical retention part such as a retention ring 70 of the accessory depending on the state of the art shown in Figure 2.
  • additive manufacturing or 3D printing preferably by powder bed fusion or binder projection.
  • Additive manufacturing or 3D printing has the notable advantage here of being able to produce the body of the component in one piece, in particular as a connector accessory with a complex shape, for example an elbow shape.
  • initial additive manufacturing can be carried out so as to produce body 2; 120 and nut 5; 50 in a one-piece part with the complementary shapes 22, 52 partially finalized but without physical separation between the portion of the part defining the body and that defining the nut. Then we finish by machining so as to at least finalize the complementary shapes and physically separate the body and the nut. If necessary, for high levels of sealing, finishing by machining also makes it possible to finalize a bearing area / a seal housing, located at the interface between the body 2; 120 and the case 12;2'. Machining can also make it possible to produce or finalize the thread 51.
  • Figure 9 illustrates a locking nut 5 or 50 with a through hole 501 forming a drain which allows cleaning of the interior of the nut in particular at the level of the complementary shapes 22, 52 during the manufacturing process.
  • the through drain 501 also allows the efficient circulation of fluids when carrying out a surface treatment of the one-piece component, and therefore improves the homogeneity of the deposit resulting from the surface treatment.
  • the diameter of the through drain 501 is at least of the order of 0.5 mm.
  • the locking nut may also include several through drains, promoting the circulation of electrolytic flows during any surface treatment.
  • an through drain 501 a channel on the surface of the nut 5;50 and/or the body 2; 120.
  • the complementary shapes between body 2 and nut 5 or 50 that can be considered to achieve a direct mechanical assembly with at least one degree of rotation between them are numerous: they can be shapes with a trapezoidal section 22, 52 (figure 10A), shapes 23, 53 forming a ball joint (figure 10B), shapes with toric section 24, 54 (figure 10C), shapes with simple curved section 25, 55 (figure 10D), or multiple 26, 56 (figure 10E), triangular section shapes 27, 57 ( Figure 10F) or zig-zag shapes 28, 58 ( Figure 10G).
  • this may include a polygonal, preferably hexagonal, outer surface 500 for holding a key (figure 11) or a hole for accommodating a lug key, or a knurled outer surface 502 (figure 12).
  • the two configurations illustrated for the one-piece component relate to a connector housing 2 with a locking nut 5 to a complementary connector housing 12 11 and to a backshell type accessory 100 to be locked at the rear of a connector.
  • Any other single-piece component configuration dedicated to an electrical and/or optical connector can be considered.
  • the expression “comprising one” must be understood as being synonymous with “comprising at least one”, unless the contrary is specified.

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Abstract

L'invention concerne un composant monobloc, destiné à être assemblé à un connecteur électrique et/ou optique selon un axe d'assemblage (X, XI), comprenant : un corps (2; 120) formant un fourreau adapté pour être traversé par au moins un contact central et/ou au moins un câble électrique et/ou optique à relier au connecteur tout en assurant la protection du(des) contact(s) central(ux) et/ou câble(s) vis-à-vis de l'extérieur; un écrou de verrouillage (5; 50), libre uniquement en rotation selon au moins un degré de liberté directement autour du corps tout en étant assemblé mécaniquement avec ce dernier selon des formes intérieures (22, 52; 23, 53; 24, 54; 25, 55; 26, 56; 27, 57; 28, 58) au moins en partie complémentaires définissant une liaison indémontable.

Description

Description
Titre : Composant monobloc pour connecteur électrique et/ou optique comprenant un corps et une bague formant écrou d’étanchéité et de fixation par blocage en rotation à un connecteur.
Domaine technique
La présente invention concerne le domaine des connecteurs électriques et/ou optiques.
Elle concerne plus particulièrement les solutions de fixation d’un connecteur à un connecteur complémentaire ou d’un accessoire à un connecteur, par blocage en rotation d’un écrou.
L’invention vise en premier lieu à améliorer ces solutions en termes d’encombrement et de coût de pièces et de fabrication.
Technique antérieure
Dans les connecteurs électriques et/ou optiques, pour réaliser une fixation, il est largement connu d’utiliser une bague formant un écrou monté en rotation autour d’un corps, cet écrou comportant soit un filetage destiné à être vissé sur un filetage complémentaire, soit d’une rampe ou d’un ergot destiné à s’engager selon un mouvement hélicoïdal respectivement dans un ergot ou rampe complémentaire afin de réaliser une fixation de type à baïonnette. Le serrage et le desserrage de l’écrou s’obtiennent en tournant celui-ci en rotation selon deux sens de rotation opposés.
Par ailleurs, cet écrou est généralement maintenu libre en rotation autour du corps à l’aide d’un jonc annulaire fendu positionné dans une gorge de l’écrou et dans une gorge du corps. Ce jonc annulaire fendu ne peut pas ainsi assurer l’étanchéité.
On peut trouver une telle solution d’assemblage dans bon nombre de connecteurs circulaires. A titre d’exemple, on a reproduit à la figure 1, un connecteur coaxial de type TNC, tel qu’il est divulgué dans le brevet EP2256876B1. Ce connecteur coaxial 1 d’axe longitudinal X comprend un corps de forme générale cylindrique 2 et un contact central 3 monté dans le corps 2 avec interposition d'un isolant 4, qui est trois parties distinctes 4a, 4b, 4c.
Le connecteur coaxial 1 comporte encore dans l’exemple décrit un écrou de verrouillage formant un bouchon 5 monté en rotation autour de l'avant du corps 2 et un manchon 6 monté sur l'arrière du corps 2.
Le corps 2 du connecteur est destiné à être accouplé avec celui d’un connecteur coaxial complémentaire tandis que le manchon 6 est destinée à être montée sur un câble coaxial 8. Ce câble coaxial 8 comporte un contact central 9 et un isolant 10 entourant le contact central 9 et le câble 8 peut être reçu à l’intérieur du manchon 6 du connecteur coaxial 1.
L’écrou de verrouillage 5 vient verrouiller le corps 2 du connecteur avec celui d’un connecteur complémentaire une fois qu’ils ont été accouplés entre eux.
Pour assurer l’assemblage entre le corps 2 et l’écrou 5, un jonc 7 formant l’élément de rétention mécanique est agencé entre eux. Ainsi, l’écrou 5 est bloqué en translation grâce au jonc 7.
On retrouve ce type d’assemblage dans les accessoires, en particulier du type « backshell », terme pouvant être traduit par « à raccord arrière » ou « à capot de blindage » destinés à être fixés à un connecteur. Un tel accessoire est notamment destiné à garantir la protection mécanique d'un ou plusieurs câbles devant se raccorder au connecteur. Pour garantir une protection contre les particules extérieures et/ou contre les interférences électromagnétiques (EMI), un joint est généralement ajouté entre les deux pièces assemblées.
Ainsi, comme montré à la figure 2, un accessoire 100 de type backshell comporte un corps de forme générale sensiblement cylindrique 120, qui s’étend selon un axe longitudinal Y et un écrou de verrouillage 50 monté en rotation autour du corps 120.
L’écrou de verrouillage 50 est bloqué axialement par rapport au corps 120 au moyen d'un jonc de rétention 70. Un joint d’étanchéité (non représenté) peut être ajouté à proximité du jonc pour garantir l’étanchéité.
L'écrou 50 est pourvu intérieurement d’un filetage périphérique 51 à visser sur un filetage périphérique extérieur d'un connecteur de section générale circulaire. On ne détaille pas plus ici l’accessoire backshell 100 mais le corps 120 est adapté pour être traversé par un câble électrique et/ou optique à relier au connecteur circulaire tout en assurant la protection du câble vis-à-vis de l’extérieur.
Si les solutions précitées avec un écrou de verrouillage assemblé à un corps sont globalement satisfaisantes, notamment en termes de serrage pour garantir un verrouillage efficace et éventuellement d’étanchéité, elles présentent cependant des inconvénients parmi lesquels on peut citer :
- nécessité d’un anneau/jonc pour réaliser la rétention mécanique entre le corps et l’écrou de verrouillage,
- nécessité d’un joint pour réaliser l’étanchéité entre le corps et l’écrou de verrouillage, - nécessité afférente d’usinage de précision pour réaliser les gorges de logement de
I ’ anneau/j oint/j one,
- dans certaines configurations, une hauteur H totale entre l’intérieur du corps et l’extérieur de l’écrou, comme illustré à la figure 2, qui peut être importante et donc induire un encombrement non négligeable,
- un temps d’assemblage mécanique entre corps, anneau/j oint/j one et écrou.
II existe donc un besoin pour améliorer encore les solutions de verrouillage à un connecteur électrique nécessitant un écrou de verrouillage assemblé à un corps, notamment afin de pallier les inconvénients précités.
L’invention vise à répondre à tout ou partie de ce besoin.
Exposé de l’invention
Pour ce faire, l’invention a pour objet, selon l’un de ses aspects, un composant monobloc, destiné à être assemblé à un connecteur électrique et/ou optique selon un axe d'assemblage, comprenant :
- un corps formant un fourreau adapté pour être traversé par au moins un contact central et/ou au moins un câble électrique et/ou optique à relier au connecteur tout en assurant la protection du(des) contact(s) central(ux) et/ou câble(s) vis-à-vis de l’extérieur ;
- un écrou de verrouillage, libre uniquement en rotation selon au moins un degré de liberté directement autour du corps tout en étant assemblé mécaniquement avec ce dernier selon des formes intérieures au moins en partie complémentaires définissant une liaison indémontable.
Par « formes intérieures au moins en partie complémentaires », il faut comprendre ici et dans le cadre de l’invention, des formes géométriques complémentaires sur une partie de la longueur d’assemblage mécanique telle qu’elle permet aux jeux près d’obtenir une rotation selon au moins un degré de liberté. Il peut s’agir d’une section trapézoïdale à l’intérieur d’une section triangulaire dont deux côtés sont parallèles à ceux de la section trapézoïdale.
Par « liaison indémontable », que l’on désigne également classiquement par les termes « liaison permanente », on entend ici et dans le cadre de l’invention, le sens usuel mécanique, à savoir une liaison entre l’écrou de verrouillage et le corps qui ne peut être défaite sans détériorer au moins partiellement l’une de ces deux parties de l’ensemble monobloc. Autrement, dans le cadre de l’invention, on ne peut pas séparer l’écrou de verrouillage du corps ou vice-et-versa sans détériorer, rompre l’une et/ou l’autre de ces deux parties. Avantageusement, les jeux de fabrication et de fonctionnement près entre les formes complémentaires respectivement de l’écrou et du corps garantissent l’étanchéité vis-à-vis de l’extérieur lorsque l’écrou est dans sa position de verrouillage au connecteur. De préférence, les jeux au rayon sont compris entre 0,1 et 0,8 mm.
Les formes intérieures complémentaires peuvent comprendre au moins une section rotule, trapézoïdale, triangulaire, torique, incurvée simple ou multiple, en zig-zag. Une section rotule permet d’obtenir une rotation dans toutes les directions de l’écrou par rapport au corps. Une section trapézoïdale permet notamment une bonne maîtrise du jeu déplacement vertical et horizontal entre le corps et l’écrou de verrouillage. Les formes complémentaires peuvent avoir l’une ou l’autre de sections répétées plusieurs fois selon la longueur entre écrou et corps. Répéter les sections permet la réduction de la taille de l’écrou en conservant la même quantité de surface d’appui entre l’écrou et le corps.
La section trapézoïdale peut être avantageusement droite avec une hauteur supérieure aux jeux de fabrication et de fonctionnement.
L’angle d’inclinaison a du côté de la section trapézoïdale par rapport aux bases peut être compris entre 30 et 60°.
Selon une variante de réalisation avantageuse, l’écrou de verrouillage et/ou le corps est(sont) percé(s) d’un ou plusieurs trous débouchant ou comprenant un ou plusieurs canaux en surface, formant des drains.
Selon une caractéristique avantageuse, le corps et l’écrou de verrouillage sont à base de métal ou d’alliage métallique, ou à base de matériau polymère, notamment obtenu par fabrication additive ou impression 3D.
L’écrou de verrouillage peut être un écrou à visser ou un écrou à baïonnette.
Lorsque l’écrou est à baïonnette, il peut comprendre intérieurement au moins un ergot destiné à coopérer avec une rainure formant came complémentaire, ou au moins une rainure formant came destiné à coopérer avec un ergot complémentaire de sorte à réaliser une fixation par baïonnette. L’ergot peut comprendre une portion flexible.
L’écrou de verrouillage peut comprendre extérieurement un moletage, un motif polygonal notamment hexagonal ou un trou à ergot destiné à coopérer avec un outil de serrage, tel qu’une clef. Le corps peut présenter une forme droite d’axe longitudinal confondu avec l’axe d’assemblage ou une forme incurvée avec au moins un coude par rapport à l’axe d’assemblage.
Selon une première configuration, le corps est un boitier de connecteur tandis que l’écrou est un écrou de verrouillage dudit boitier à un boitier de connecteur complémentaire.
Selon une deuxième configuration, le composant monobloc constitue un accessoire du type « à raccord arrière », destiné à être assemblé avec l’arrière d’un connecteur de forme générale circulaire.
L’invention concerne également un ensemble comprenant un connecteur de forme générale circulaire et un accessoire à capot de blindage constitué par le composant monobloc.
Ainsi, l’invention consiste essentiellement en un composant monobloc dans lequel un écrou de verrouillage à un connecteur est assemblé par des formes géométriques complémentaires en étant monté en rotation directement autour d’un corps.
Le composant monobloc peut être un boitier de connecteur à verrouiller par l’écrou à un boitier de connecteur complémentaire. Il peut être aussi un accessoire de type backshell à verrouiller par l’écrou à l’arrière d’un connecteur.
Le composant monobloc est avantageusement obtenu par une technique de fabrication additive, de préférence par fusion sur lit de poudre telle que le frittage direct par laser.
Les avantages de l’invention sont nombreux par rapport à l’existant parmi lesquels on peut citer :
- l’absence de pièce additionnelle de rétention mécanique, telle qu’un jonc, entre un corps et l’écrou de verrouillage qui est monté en rotation autour du corps,
- un coût de production réduit de par la suppression d’une pièce,
- la suppression d’un process d’assemblage mécanique entre un corps et l’écrou de verrouillage comme selon l’état de l’art,
- la réduction possible de l’encombrement total d’un connecteur. En effet, l’absence de gorges de logement du jonc de rétention mécanique/joint d’étanchéité qui étaient nécessaires dans le corps et dans l’écrou de verrouillage comme selon l’état de l’art, permet de diminuer l’épaisseur requise pour les deux éléments du composant monobloc pour un niveau de rétention mécanique entre eux comparable à celui selon l’état de l’art, - un gain de temps lors du process de fabrication et de l’assemblage d’un connecteur ou d’un accessoire à son connecteur,
- la possibilité d’évacuer les résidus de fabrication et/ou de traitement de surface, et ainsi que l’amélioration de la qualité du dépôt issu du traitement de surface,
- l’amélioration de l’étanchéité sans joint additionnel entre les deux parties de l’ensemble monobloc, contre les particules extérieures ou les ondes électromagnétiques.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée d’exemples de mise en œuvre de l’invention faite à titre illustratif et non limitatif en référence aux figures suivantes.
Brève description des dessins
[Fig 1] la figure 1 représente en vue en coupe longitudinale un connecteur coaxial de type TNC, tel qu’il est divulgué dans le brevet EP2256876B1.
[Fig 2] la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d’un accessoire de connecteur circulaire, de type backshell selon l’état de l’art, constitué d’un corps et d’un écrou de verrouillage / déverrouillage monté en rotation autour du corps au moyen d’un anneau de rétention
[Fig 3] la figure 3 est une vue en perspective d’un connecteur circulaire comprenant un composant monobloc selon l'invention, et d’un connecteur circulaire complémentaire à verrouiller ensemble au moyen de l’écrou de verrouillage du composant monobloc de type à baïonnette.
[Fig 4] la figure 4 est une vue de côté de la figure 3.
[Fig 4A] la figure 4A est une vue de détail en coupe longitudinale de la figure 4 montrant les formes complémentaires au sein du boitier de connecteur et de l’écrou de verrouillage constituant le composant monobloc selon l’invention.
[Fig 5] la figure 5 est une vue en perspective d’un connecteur circulaire avec le composant monobloc et d’un connecteur circulaire complémentaire, montrant une variante de réalisation du dispositif de verrouillage à baïonnette de la figure 4.
[Fig 6] la figure 6 est une vue en perspective d’une variante de réalisation du connecteur circulaire complémentaire de la figure 5. [Fig 7] la figure 7 est une vue en perspective d’un accessoire de type backshell constitué par un composant monobloc selon l'invention dont l’écrou est à verrouiller à l’arrière d’un connecteur de type circulaire.
[Fig 8] la figure 8 est une vue en en coupe longitudinale de la figure 7 montrant les formes complémentaires au sein du corps et de l’écrou de verrouillage de l’accessoire de type backshell.
[Fig 9] la figure 9 est une vue en perspective d’un écrou de verrouillage du composant monobloc, comprenant un trou débouchant formant un drain selon une variante de réalisation de l’invention.
[Fig 1 OA], [Fig 10B], [Fig 10C], [Fig 10D], [Fig 10E], [Fig 10F], [Fig 10G] les figures 10A à 10G illustrent différentes formes géométriques possibles pour les formes complémentaires définissant une liaison indémontable entre l’écrou de verrouillage et le corps du composant monobloc selon l’invention.
[Fig 11] la figure 11 est une vue en perspective d’un écrou de verrouillage du composant monobloc, comprenant une surface extérieure à six pans selon une variante de réalisation de l’invention.
[Fig 12] la figure 12 est une vue en perspective d’un écrou de verrouillage du composant monobloc, comprenant une surface extérieure moletée selon une variante de réalisation de l’invention.
[Fig 13] la figure 13 est une vue de détail en coupe au niveau de formes en partie complémentaires entre corps et écrou de verrouillage d’un composant monobloc selon l’invention.
Description détaillée
Dans l’ensemble de la présente demande, les termes «interne» et «externe » sont à comprendre par rapport au boîtier d’un connecteur électrique et/ou optique selon l’invention ou d’un accessoire de connecteur électrique et/ou optique selon l’invention.
Par souci de clarté, une même référence numérique est utilisée pour un même élément d’un ensemble de connexion électrique selon l’état de l’art et d’un ensemble de connexion électrique selon l’invention.
Les figures 1 et 2 ont déjà été décrites en détail en préambule. Elles ne seront donc pas commentées ci-après. On a représenté sur les figures 3 à 4A un exemple de connecteur de type fiche 1 avec un composant monobloc, selon une première configuration de l’invention.
Le boitier 2 de connecteur est traversé par une pluralité de contacts centraux 3 tout en assurant leur protection vis-à-vis de l’extérieur.
Un écrou de verrouillage 5 est libre uniquement en rotation selon un degré de liberté directement autour du boitier 2 selon des formes intérieures complémentaires 22, 52 en définissant une liaison indémontable (permanente), i.e. une liaison qu’il n’est pas possible de supprimer sans rupture ou dégradation mécanique.
Le boitier de connecteur 2 et l’écrou de verrouillage 5 forment un composant monobloc sans aucune pièce de rétention ni d’étanchéité entre eux.
Les formes complémentaires 22, 52 illustrées sont ici à section trapézoïdale. A titre d’exemple, la section trapézoïdale est droite avec une petite base égale à 3 mm, une grande base égale à 4 mm et une hauteur égale à 2 mm.
A titre d’exemple également, la section trapézoïdale est telle que l’interférence, mesurée au rayon, entre les formes intérieures complémentaires 22 et 52 respectivement de l’écrou 5 et du boîtier de connecteur 2 est au minimum de 1 mm.
Alternativement, la section trapézoïdale est telle que la hauteur du trapèze est supérieure aux jeux de fabrication et de fonctionnement entre écrou et corps.
L’angle d’inclinaison a du côté de la section trapézoïdale par rapport aux bases est déterminé de sorte qu’il ne provoque pas de coincement conique dans les pentes du trapèze. L’angle d’inclinaison a du côté de la section trapézoïdale peut être compris entre 30 et 60°. Idéalement, l’angle d’inclinaison du côté de la section trapézoïdale par rapport aux bases est de l’ordre de 45°.
On veille à ce que les caractéristiques dimensionnelles de la forme trapézoïdale soient au minimum telles qu’elles empêchent tout démontage ou endommagement de l’écrou le long du corps lors de l’application du couple de verrouillage. De préférence, les caractéristiques dimensionnelles sont choisies pour empêcher tout coincement conique dans les pentes du trapèze.
Les jeux de fabrication et de fonctionnement près entre les formes complémentaires 52, 22 respectivement de l’écrou 5 et du boitier de connecteur 2 garantissent une étanchéité vis-à-vis de l’extérieur lorsque l’écrou 5 est dans sa position de verrouillage au connecteur complémentaire 11. Les jeux au rayon peuvent être compris entre 0,1 et 0,8 mm.
L’écrou de verrouillage 5 permet de verrouiller le boitier 2 à un boitier 12 de connecteur complémentaire 11, qui sont adaptés pour être accouplés l’un à l’autre, afin de réaliser la connexion.
L’écrou de verrouillage 5 est ici un écrou à baïonnette. Il comprend ainsi intérieurement au moins un ergot 13 destiné à coopérer avec une rainure 14 formant came complémentaire réalisée dans le boitier 12 du connecteur complémentaire 11, de sorte à réaliser une fixation par baïonnette.
Comme montré en détail à la figure 4A, les formes intérieures complémentaires 22, 52 sont ici à section trapézoïdale.
Pour assurer la rotation en vue de sa fixation et d’un serrage à couple maîtrisé, l’écrou 5 comprend une surface périphérique extérieure à section hexagonale 500.
Les autres composants de connecteur ne sont pas décrits ici.
La figure 5 illustre une variante de réalisation du dispositif de fixation à baïonnette 15 : la surface intérieure de l’écrou 5 comprend la rainure 14 formant la came, et le ou les ergots 13 sont réalisés sur la surface extérieure du boitier 12 du connecteur complémentaire 11.
La figure 6 illustre la possibilité d’intégrer directement la fonction ressort du dispositif à baïonnette au niveau de la base d’un ergot 13 en la structurant sous forme d’une lame flexible 16. L’ajout d’une pièce supplémentaire telle qu’un joint compressible apportant la fonction élastique est alternativement possible.
On a représenté sur les figures 7 et 8 un exemple d’accessoire de type backshell coudé 100 constitué par un composant monobloc selon une deuxième configuration de l’invention.
Le corps 120 s’étend selon un premier axe longitudinal Y1 et un deuxième axe longitudinal Y2, coudé par rapport à Yl, par exemple à 90°. Ce corps 120 est destiné à être traversé par au moins un câble électrique et/ou optique, non représenté, à relier à un connecteur 1’ tout en assurant la protection du(des) câble(s) vis-à-vis de l’extérieur.
Un écrou de verrouillage 50 est libre uniquement en rotation selon un degré de liberté directement autour du corps 120 tout en étant retenu mécaniquement avec ce dernier selon des formes intérieures complémentaires 22, 52 définissant une liaison indémontable. Le corps 120 et l’écrou de verrouillage 50 forment un composant monobloc sans aucune pièce de rétention ni d’étanchéité entre eux. Ce composant monobloc peut être entièrement métallique ou à base d’alliage métallique, notamment pour réaliser un blindage électromagnétique. Le corps et l’écrou de verrouillage formant le composant monobloc peuvent également être réalisés à base de matériau polymère, pour limiter encore les coûts de fabrication ou les risques de corrosion.
Les formes complémentaires 22, 52 illustrées à la figure 8 sont ici à section trapézoïdale, analogues à celles de la figure 4A.
Les jeux au rayon de fabrication et de fonctionnement près entre les formes complémentaires 52, 22 respectivement de l’écrou 50 et du corps 120 peuvent être compris entre 0,1 et 0,8 mm.
L’écrou de verrouillage 50 permet ici de verrouiller le corps 120 de l’accessoire 100 à un boitier 2’ de connecteur 1’.
L’écrou de verrouillage 50 est ici un écrou à vissage. Il comprend ainsi intérieurement un filetage 51 destiné à être vissé autour du filetage 20 réalisé à l’arrière du boitier 2’ du connecteur 1 ’ .
Comme montré sur la figure 8, la hauteur h de l’accessoire 100 au niveau de l’écrou 50 est réduite du fait de l’absence de pièce de rétention mécanique nécessaire comme un jonc de rétention 70 de l’accessoire selon l’état de l’art illustré à la figure 2.
Pour réaliser un composant monobloc selon l’invention, on peut procéder par fabrication additive ou impression 3D, de préférence par fusion sur lit de poudre ou projection de liant. La fabrication additive ou impression 3D a pour avantage notable ici de pouvoir réaliser le corps du composant monobloc, notamment en tant qu’ accessoire de connecteur avec une forme complexe, par exemple une forme coudée.
De préférence, on peut réaliser une fabrication additive initiale de sorte à réaliser le corps 2 ; 120 et l’écrou 5 ; 50 dans une pièce monobloc avec les formes complémentaires 22, 52 finalisées partiellement mais sans séparation physique entre la portion de la pièce définissant le corps et celle définissant l’écrou. Puis on fait une finition par usinage de sorte à au moins finaliser les formes complémentaires et à séparer physiquement le corps et l’écrou. Le cas échéant, pour des niveaux d’étanchéité élevés, la finition par usinage permet également de finaliser une zone de portée / un logement de joint d’étanchéité, située à l’interface entre le corps 2; 120 et le boîtier 12;2’. L’usinage peut également permettre de réaliser ou finaliser le filetage 51. La figure 9 illustre un écrou de verrouillage 5 ou 50 avec un trou débouchant 501 formant un drain qui permet un nettoyage de l’intérieur de l’écrou notamment au niveau des formes complémentaires 22, 52 pendant le process de fabrication. Le drain débouchant 501 permet également la circulation efficace des fluides lors de la réalisation d’un traitement de surface du composant monobloc, et donc d’améliorer l’homogénéité du dépôt issu du traitement de surface. Le diamètre du drain débouchant 501 est au minimum de l’ordre de 0,5 mm. L’écrou de verrouillage peut également comporter plusieurs drains débouchants, favorisant la circulation des flux électrolytiques lors d’un éventuel traitement de surface.
Alternativement ou cumulativement, on peut prévoir en tant que drain débouchant 501 un canal en surface de l’écrou 5;50 et/ou du corps 2; 120.
Les formes complémentaires entre corps 2 et écrou 5 ou 50 que l’on peut envisager pour réaliser un assemblage mécanique direct avec au moins un degré de rotation entre eux sont nombreuses : il peut s’agir de formes à section trapézoïdale 22, 52 (figure 10A), de formes 23, 53 formant une rotule (figure 10B), de formes à section torique 24, 54 (figure 10C), de formes à section incurvée simple 25, 55 (figure 10D), ou multiple 26, 56 (figure 10E), formes à section triangulaire 27, 57 (figure 10F) ou en zig-zag 28, 58 (figure 10G).
D’autres variantes et améliorations peuvent être prévues sans pour autant sortir du cadre de l’invention.
Pour le serrage de l’écrou de verrouillage 5 ; 50, celui-ci peut comprendre une surface extérieure polygonale, de préférence hexagonale 500 pour la prise d’une clef (figure 11) ou un trou pour accueillir une clef à ergot, ou une surface extérieure moletée 502 (figure 12).
Les formes géométriques illustrées précédemment sont parfaitement complémentaires sur toute leur longueur. Des formes intérieures partiellement complémentaires entre corps et écrou de verrouillage d’un composant monobloc peuvent également convenir dans le cadre de l’invention. Par exemple, comme illustré à la figure 13, une forme à section trapézoïdale 22 pour le corps 2 ; 120 peut parfaitement coopérer avec une forme à section triangulaire 57 pour l’écrou 5 ; 50.
Les deux configurations illustrées pour le composant monobloc sont relatives à un boitier de connecteur 2 avec un écrou de verrouillage 5 à un boitier 12 de connecteur complémentaire 11 et à un accessoire de type backshell 100 à verrouiller à l’arrière d’un connecteur. On peut envisager toute autre configuration de composant monobloc dédiée à un connecteur électrique et/ou optique. L’expression « comportant un » doit être comprise comme étant synonyme de « comportant au moins un », sauf si le contraire est spécifié.

Claims

Revendications
1. Composant monobloc, destiné à être assemblé à un connecteur électrique et/ou optique selon un axe d'assemblage (X, XI), comprenant :
- un corps (2 ; 120) formant un fourreau adapté pour être traversé par au moins un contact central et/ou au moins un câble électrique et/ou optique à relier au connecteur tout en assurant la protection du(des) contact(s) central(ux) et/ou câble(s) vis-à-vis de l’extérieur ;
- un écrou de verrouillage (5 ; 50), libre uniquement en rotation selon au moins un degré de liberté directement autour du corps tout en étant assemblé mécaniquement avec ce dernier selon des formes intérieures (22, 52 ; 23, 53 ; 24, 54 ; 25, 55; 26, 56; 27, 57; 28, 58) au moins en partie complémentaires définissant une liaison indémontable.
2. Composant monobloc selon la revendication 1, les jeux de fabrication et de fonctionnement près entre les formes complémentaires respectivement de l’écrou et du corps garantissant l’étanchéité vis-à-vis de l’extérieur lorsque l’écrou est dans sa position de verrouillage au connecteur.
3. Composant monobloc selon la revendication 2, les jeux au rayon étant compris entre 0,1 et 0,8 mm.
4. Composant monobloc selon l’une des revendications précédentes, les formes intérieures complémentaires comprenant au moins une section rotule, trapézoïdale, triangulaire, torique, incurvée simple ou multiple, en zig-zag.
5. Composant monobloc selon la revendication 4, la section trapézoïdale étant droite avec une hauteur étant supérieure aux jeux de fabrication et de fonctionnement.
6. Composant monobloc selon la revendication 4 ou 5, l’angle d’inclinaison a du côté de la section trapézoïdale par rapport aux bases étant compris entre 30° et 60°.
7. Composant monobloc selon l'une des revendications précédentes, l’écrou de verrouillage (5 ; 50) et/ou le corps (2, 120) étant percé(s) d’un ou plusieurs trous débouchants ou comprenant un ou plusieurs canaux, formant des drains.
8. Composant monobloc selon l'une des revendications précédentes, le corps et l’écrou de verrouillage étant à base de métal ou d’alliage métallique.
9. Composant monobloc selon l'une des revendications précédentes, le corps et l’écrou de verrouillage étant à base de matériau polymère.
10. Composant monobloc selon l'une des revendications précédentes, le corps et l’écrou de verrouillage étant obtenus par fabrication additive ou impression 3D.
11. Composant monobloc selon l'une des revendications précédentes, l’écrou de verrouillage étant un écrou à visser ou un écrou à baïonnette.
12. Composant monobloc selon la revendication 11, l’écrou à baïonnette comprenant intérieurement au moins un ergot (13) destiné à coopérer avec une rainure (14) formant came complémentaire, ou au moins une rainure formant came destiné à coopérer avec un ergot complémentaire de sorte à réaliser une fixation par baïonnette.
13. Composant monobloc selon la revendication 12, l’ergot comprenant une portion flexible (16).
14. Composant monobloc selon l'une des revendications précédentes, l’écrou de verrouillage comprenant extérieurement un moletage ou un motif polygonal notamment hexagonal ou un trou à ergot destiné à coopérer avec un outil de serrage, tel qu’une clef.
15. Composant monobloc selon l'une des revendications précédentes, le corps présentant une forme droite d’axe longitudinal (X) confondu avec l’axe d’assemblage ou une forme incurvée avec au moins un coude (Y2) par rapport à l’axe d’assemblage (Yl).
16. Composant monobloc selon l'une des revendications précédentes, le corps étant un boitier de connecteur tandis que l’écrou est un écrou de verrouillage dudit boitier à un boitier de connecteur complémentaire.
17. Composant monobloc selon l'une des revendications 1 à 15, constituant un accessoire du type « à raccord arrière », destiné à être assemblé avec l’arrière d’un connecteur de forme générale circulaire.
18. Ensemble comprenant un connecteur de forme générale circulaire et un accessoire selon la revendication 17.
PCT/EP2023/056819 2022-03-17 2023-03-16 Composant monobloc pour connecteur électrique et/ou optique comprenant un corps et une bague formant écrou d'étanchéité et de fixation par blocage en rotation à un connecteur WO2023175111A1 (fr)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2256876B1 (fr) 2009-05-29 2015-04-08 Radiall Connecteur très haute puissance
US11196210B2 (en) * 2020-02-17 2021-12-07 TE Connectivity Services Gmbh Circular connector with integral coupling ring

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