FR2971892A1

FR2971892A1 - Contact electrique et ensemble connecteur a fort nombre de manoeuvres

Info

Publication number: FR2971892A1
Application number: FR1151442A
Authority: FR
Inventors: Pascal Ribeau; Serge Leroyer
Original assignee: Souriau SAS
Current assignee: Souriau SAS
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2012-08-24
Also published as: GB2488413A; GB201202828D0; DE102012101330A1; GB2488413B; US8708747B2; US20120214346A1

Abstract

L'invention concerne un contact électrique mobile comportant : - un boitier (51) dans lequel est monté un piston mobile (58) assurant une connexion et/ou une déconnexion électrique, - une douille fendue (52) comprenant une base (53) terminée par au moins deux lèvres (54), - le piston (58) étant monté coulissant entre les deux lèvres (54) de la douille fendue. L'invention concerne aussi un ensemble connecteur comportant le contact électrique mobile (50) précédent, et un contact électrique fixe (70), aptes à entrer en contact l'un avec l'autre pour assurer une conduction électrique.

Description

CONTACT ELECTRIQUE ET ENSEMBLE CONNECTEUR A FORT NOMBRE DE MANOEUVRES

Domaine de l'invention L'invention concerne un contact électrique permettant la conduction d'un courant électrique de forte intensité, avec un grand nombre de manoeuvres. L'invention concerne également un ensemble connecteur comportant un tel contact électrique.

L'invention trouve des applications dans de nombreux domaines techniques tels que le domaine de la connectique. Elle trouve, en particulier, des applications en aéronautique et dans l'automobile pour assurer une connexion électrique de puissance entre deux systèmes électriques.

Etat de la technique Dans le domaine de la connectique, il est parfois nécessaire, notamment pour des utilisations en aéronautique et dans l'automobile, d'assurer la conduction de courants de forte intensité. Pour cela, il existe des ensembles connecteurs permettant la conduction d'un courant d'intensité supérieure à 50 ampères. Ces ensembles connecteurs offrent généralement une large zone de contact entre la ou les broches du contact mâle et la ou les broches du contact femelle. Un de ces ensembles connecteurs approprié pour la conduction d'un tel courant de forte intensité est représenté sur la figure 1. Cet ensemble connecteur dit « à douille fendue » comporte un contact électrique femelle 20 comprenant un support 21 sur lequel est fixée une douille 22. Cette douille 22 est montée dans un boitier de protection 25. La douille 22 est une douille fendue qui comporte une base 23 et au moins deux lèvres 24. Chaque lèvre 24 est constituée d'une lamelle en matériau électriquement conducteur, à l'extrémité arrondie. Chaque lèvre forme un ressort à lame dirigé vers la zone centrale du contact électrique 20. L'ensemble des lèvres 24 est ainsi apte à maintenir un élément au centre du contact femelle. L'ensemble connecteur de la figure 1 comporte également un contact électrique mâle 10. Ce contact électrique mâle 10 comporte un support 11 et une broche 12. La broche 12 est une tige cylindrique en matériau électriquement conducteur, de dimensions adaptées à l'espace offert par les lèvres 24 du contact électrique femelle 20. La broche 12 est destinée à s'insérer entre les lèvres du contact femelle pour assurer une conduction électrique avec lesdites lèvres.

Les lèvres 24 du contact femelle sont ainsi adaptées pour recevoir la broche 12 du contact mâle et assurer une conduction électrique avec ladite broche. Cependant, lors de l'insertion de la broche 12 du contact mâle 10 dans la douille fendue 22, la broche frotte sur chacune des lèvres 24 pour écarter lesdites lèvres et s'insérer entre ces lèvres. Lors de l'écartement des lèvres 24 de la douille, un effort ponctuel est généré qui se traduit par une usure de la broche 12. On a représenté, sur les figures 2A, 2B et 2C, les différentes phases de contact entre la lèvre supérieure 24a du contact femelle et la broche 12 du contact mâle. On a représenté, sur la figure 2D, les courbes d'effort de la broche lors de son introduction dans le contact femelle et la courbe d'effort de cette broche lors de son extraction du contact femelle. Comme on le voit sur ces figures, le frottement est maximum au moment de l'écartement des lèvres, c'est-à-dire à l'instant de l'entrée en contact de la broche avec les lèvres pour écarter les lèvres (point A sur les figures 2). Par contre, une fois que le pic d'introduction est passé, la broche 12 coulisse le long des lèvres 24 avec un frottement réduit. On comprend ainsi que le moment de l'écartement des lèvres, avec le frottement de la broche contre les lèvres, induit une usure importante de la broche, alors que l'usure est peu importante une fois que les lèvres sont écartées et que la broche coulisse.

On en déduit que chaque introduction de la broche, dans la douille fendue, a pour conséquence directe d'user les surfaces de la broche. Par conséquent, le nombre de manoeuvres possibles, c'est-à-dire le nombre d'insertions/extractions, pour un tel ensemble connecteur est de l'ordre de 500 manoeuvres. Au-delà d'environ 500 manoeuvres, le contact mâle, au moins, doit être changé, la conduction électrique ne pouvant plus être assurée correctement dès lors que la broche est trop usée. Par ailleurs, il existe des ensembles connecteurs dans lesquels le nombre de manoeuvres peut être élevé, par exemple supérieur à 10 000 manoeuvres, car la mise en contact entre le contact mâle et le contact femelle se fait sans frottement. C'est le cas, en particulier, des ensembles connecteurs dits « à piston ». Un exemple d'un tel ensemble connecteur est représenté sur la figure 3. Dans un tel ensemble connecteur, le contact mâle 30 comporte un support 31 et un élément de connexion 32 ayant une surface de contact 33 destinée à assurer la conduction avec le contact femelle 40. Le contact femelle 40 comporte un support 41 ainsi qu'un piston 42. Le piston 42 comprend une broche mobile 43 entrainée en mouvement par un dispositif de déplacement 44. Le dispositif de déplacement 44 est généralement un ressort inséré entre une paroi 45 du support 41 et la broche mobile 43. Dans un tel connecteur, le ressort 44 a un rôle de conducteur électrique. La conduction électrique entre le contact mâle 30 et le contact femelle 40 se fait par l'intermédiaire de la surface de contact 33, de la broche 43 et du ressort 44. Or, la surface de contact 33 est relativement plane. Aussi, lorsque l'élément mâle 30 et l'élément femelle 40 sont connectés, le contact entre la broche 43 et la surface de contact 33 se fait sans frottement. Il n'y a donc pas ou peu d'usure de la broche 43. Par contre, comme la conduction électrique passe par le ressort 44, l'intensité du courant conduit ne peut pas être élevée. Un tel ensemble connecteur ne permet donc que le passage de courants de faible intensité, c'est-à-dire des courants d'intensité généralement inférieure à 10 ampères.

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 ensemble connecteur permettant à la fois la conduction d'un courant d'intensité élevée, supérieure à 50 ampères, et un nombre de manoeuvres important, supérieur à 10 000 manoeuvres. Pour cela, l'invention propose un contact femelle comportant une douille fendue recevant de façon permanente un piston. Elle propose aussi un ensemble connecteur comportant un tel contact femelle. De façon plus précise, l'invention concerne un contact électrique comportant un boitier dans lequel est monté un piston assurant une connexion et/ou une déconnexion électrique, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, dans le boitier, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, dans le boitier, un contact femelle à douille fendue comprenant une base terminée par au moins deux lèvres, et en ce que le piston est monté coulissant entre les lèvres de la douille fendue. Ce piston étant placé en permanence dans la douille fendue, aucun frottement du piston sur la douille n'est généré par une introduction dudit piston entre les lèvres de la douille, ce qui évite une usure du piston. L'invention concerne également un ensemble connecteur, qui se caractérise par le fait qu'il comporte un contact électrique mobile tel que cité précédemment et un contact électrique fixe, aptes à entrer en contact l'un avec l'autre pour assurer une conduction électrique.

Un tel ensemble connecteur permet la conduction d'un courant d'intensité élevée, tout en ayant une durée de vie supérieure à 10 000 manoeuvres. L'ensemble connecteur de l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le piston mobile comporte une broche comprenant une extrémité externe apte à entrer en contact avec le contact électrique fixe, et un dispositif de déplacement monté au moins partiellement autour de la broche pour assurer le coulissement de la broche entre les lèvres de la douille fendue. - le boitier du contact électrique mobile comprend une première cavité à l'intérieur de laquelle est fixée la douille fendue, et une seconde cavité à l'intérieur de laquelle est placé le dispositif de déplacement du piston, la broche du piston étant apte à se déplacer à travers la première et la seconde cavités. - la broche est une tige cylindrique munie d'une protubérance radiale, ladite protubérance radiale étant placée dans la seconde cavité du boitier pour assurer une limitation du déplacement de la broche. - le dispositif de déplacement du piston est un ressort monté autour de la broche, apte à être comprimé dans la seconde cavité du boitier par la protubérance radiale de la broche. - le contact électrique fixe comporte une zone de connexion plane apte à entrer en contact avec l'extrémité externe de la broche.

- le contact électrique mobile comporte des moyens de rétention de la douille à l'intérieur de la première cavité du boitier. - les moyens de rétention comportent une couronne de maintien fixée sur le boitier à une extrémité arrière du contact électrique mobile, et des clips de retenue montés sur ladite couronne.

Brève description des dessins La figure 1, déjà décrite, représente un ensemble connecteur à douille fendue, selon un premier art antérieur. Les figures 2A à 2C, déjà décrites, représentent des détails de la figure 1 lors de la connexion des contacts mâle et femelle.

La figure 2D, déjà décrite, représente des courbes d'effort lors de la connexion des contacts mâle et femelle de la figure 1. La figure 3, déjà décrite, représente un ensemble connecteur à piston, selon un deuxième art antérieur. Les figures 4a et 4b représentent schématiquement un contact mobile et un contact fixe d'un ensemble connecteur selon l'invention. La figure 5 représente une vue en coupe schématisée du contact mobile d'un ensemble connecteur selon l'invention. La figure 6 représente une vue de coté de l'ensemble connecteur selon l'invention.

La figure 7 représente un dispositif de rétention de la douille de l'ensemble connecteur selon l'invention.

Description détaillée de modes de réalisation de l'invention L'ensemble connecteur de l'invention comporte un contact mobile 50 et un contact fixe 70, comme montré sur les figures 4a et 4b. Le contact 50 est appelé contact mobile car les éléments intérieurs qui assurent la connexion électrique sont mobiles, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite. Par opposition au contact mobile, le contact 70 est appelé contact fixe, car les éléments qui assurent la connexion électrique sont fixes.

Le contact mobile 50 est représenté selon une vue en coupe sur la figure 5. Ce contact mobile 50 est monté dans un boitier 51 réalisé dans un matériau électriquement isolant et est constitué au moins partiellement d'un contact femelle à douille fendue 52, du type de celle de l'art antérieur. Ce contact femelle à douille fendue, appelé plus simplement douille fendue 52, comporte une base 53 supportant plusieurs lèvres 54. La base 53 comme les lèvres 54 sont réalisées dans un matériau électriquement conducteur. Dans l'exemple de la figure 5, la douille fendue comporte deux lèvres 54. Chacune de ces lèvres 54 a une forme de lamelle orientée vers l'axe central X du contact mobile. Ces lamelles 54 sont réalisées généralement par usinage d'une base 53 de façon à ce qu'elles constituent chacune un ressort à lame apte à assurer un contact avec un élément disposé suivant l'axe X. Le contact mobile 50 comporte également un piston 58, monté dans le boitier 51. Ce piston 58 comporte une broche 57 et un dispositif de déplacement 56. Le dispositif de déplacement 56 est monté partiellement autour de la broche 57 pour assurer le déplacement de ladite broche 57 à l'intérieur du boitier 51. La broche 57 est une tige, par exemple cylindrique, réalisée dans un matériau électriquement conducteur. Cette broche 57 est apte à coulisser à l'intérieur du boitier, au moins partiellement entre les lèvres 54 de la douille fendue. Le dispositif de déplacement peut être un ressort monté autour d'une partie de la broche 57 pour assurer le coulissement de ladite broche 57. Le boitier 51 du contact mobile 50 comporte deux cavités : une première cavité 512 dans laquelle est installée la douille fendue 52 et une seconde cavité 511 dans laquelle est monté le dispositif de déplacement 56.

La première cavité 512 a un diamètre adapté à la dimension de la douille 52. La seconde cavité 511 a un diamètre adapté au contour extérieur du dispositif de déplacement 56. La seconde cavité 511 peut avoir un diamètre inférieur à celui de la première cavité 512. La seconde cavité 511 est fermée partiellement par une paroi radiale externe 514 et une paroi radiale interne 513. La paroi externe 514, située en regard du contact fixe 70, constitue la face de sortie du contact mobile 50. La paroi interne 513 forme une paroi de séparation avec la première cavité 512. Ces deux parois externe et interne comportent chacune en leur centre un orifice de passage de la broche. De préférence, le boitier 51 est réalisé dans un matériau isolant ; il peut être obtenu par moulage. Ce boîtier 51 peut être réalisé en plusieurs parties assemblées afin de faciliter le montage des différents éléments du contact mobile 50. Le dispositif de déplacement 56 est monté autour de la broche 57, dans la seconde cavité, entre les deux parois radiales 513 et 514.

La broche 57 a une longueur supérieure à la distance située entre la zone inter-lèvres 531 de la douille et la face avant AV du contact mobile. De cette façon, la broche traverse la seconde cavité 511 de par en par, depuis la face avant AV du contact mobile jusque dans la première cavité 512, entre les lèvres 54 de la douille. La broche 57 comporte une extrémité interne 571 située en regard de la zone inter-lèvres 531 de la base 53 de la douille et une extrémité externe 572 destinée à entrer en contact avec le contact fixe 70. L'extrémité externe 572 de la broche débouche sur la face avant AV du contact mobile 50, face à une zone de connexion 71 du contact fixe 70.

Lorsque l'extrémité externe 572 de la broche 57 est en contact avec la zone de connexion 71 du contact fixe 70, la connexion électrique est établie, puisque les lèvres 54 de la douille 52 sont en contact permanent avec la broche 57. Sur la figure 5, on représenté en traits pointillés le contact fixe 70 avec 15 sa zone de connexion plane 71 destinée à entrer en contact avec la broche 57 du contact mobile 50. Pour assurer ce contact électrique, la broche 57 coulisse à l'intérieur du boitier, grâce au dispositif de déplacement 56. Toutefois, une partie de la broche 57 située dans la première cavité 512 est installée en permanence 20 entre les lèvres 54 de la douille. Ainsi, quel que soit le déplacement de la broche dans le boitier, une portion de ladite broche demeure entre les lèvres de la douille, évitant le frottement ponctuel dû à l'introduction de la broche entre les lèvres. La broche 57 comporte une protubérance radiale 573, sur au moins 25 une partie de son contour. Cette protubérance 573 forme une corniche autour de la tige de la broche, d'un diamètre supérieur à celui de l'orifice de paroi externe 514 du boitier. Cette protubérance 573 est placée sur la partie de la tige située dans la seconde cavité 511. Elle a pour rôle, d'une part, d'assurer la retenue de la broche 57 à l'intérieur du boitier 51 et, d'autre part, 30 d'assurer la compression du dispositif de déplacement 56 à l'intérieur de la seconde cavité. On comprend ainsi que, dans une position connectée, la protubérance 573 comprime le ressort 56 du dispositif de déplacement et, dans une position déconnectée, le ressort 56 est décomprimé de sorte que la protubérance radiale 573 assure la retenue de la broche 57.

On comprend de ce qui précède que lorsque le contact mobile 50 et le contact fixe 70 sont déconnectés l'un de l'autre, l'extrémité externe 572 de la broche 57 est déconnectée de la zone de connexion plane 71 du contact fixe. La broche 57 est alors repoussée par les moyens de déplacement 56 vers l'avant AV, tout en maintenant un contact électrique entre l'extrémité interne 571 de la broche et la zone inter-lèvres 531 de la douille fendue. Au contraire, lorsque le contact fixe 70 et le contact mobile 50 sont connectés l'un avec l'autre, la zone de connexion plane 71 du contact fixe pousse la broche 57 vers l'arrière AR, c'est-à-dire vers la base 53 de la douille. Le contact électrique entre la douille fendue 52 et la zone de connexion plane 71 du contact fixe est réalisé par l'intermédiaire du piston 58. On a représenté, sur la figure 6, un exemple d'ensemble connecteur selon l'invention lorsque le contact mobile 50 est connecté avec le contact fixe 70. Il ressort de ce qui précède que, à chaque mise en connexion des deux contacts fixe et mobile, la broche 57 vient en contact avec la zone de connexion plane 71 et, au fur et à mesure de la connexion, la broche recule dans le boitier 51 et coulisse entre les lèvres 54, sans rupture de contact électrique. Il n'y a donc aucun pic de frottement entre la broche et les lèvres puisqu'il n'y a pas d'introduction de la broche entre les lèvres, la broche étant placé en permanence entre lesdites lèvres de la douille fendue. Seul le point de contact entre la broche et les lèvres varie en fonction de la course de connexion.

Un tel ensemble connecteur garantit un passage de courant élevé, supérieur à 50 ampères. Il offre, en outre, une faible usure de la broche et des lèvres puisque la broche est en permanence entre les lèvres de la douille fendue. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le contact mobile peut être démontable. Dans ce cas, le contact mobile 50 peut comporter des moyens 60 de rétention de la douille à l'intérieur du boitier 51, comme montré sur la figure 5. Ces moyens 60 de rétention assurent le maintien de la douille dans le boitier 51, lorsque le contact mobile est démontable. Dans ce mode de réalisation, le boitier 51 est ouvert sur sa face arrière AR pour permettre l'introduction et l'extraction de la douille dans la première cavité 512. Dans ce cas, la base 53 de la douille peut comporter une collerette 55 apte à s'insérer dans un logement 515 situé à l'arrière du boitier 51. Les moyens de rétention 60 permettent de bloquer longitudinalement la collerette 55 dans le logement 515 lorsque le contact mobile est monté. Ils permettent en outre de débloquer la collerette 55 du logement 515 lorsque le contact mobile doit être démonté. Un exemple de moyens de rétention est représenté sur la figure 7. Dans cet exemple, les moyens de rétention 60 comportent une couronne de rétention 61 fixée à l'extrémité arrière du boitier 51, par exemple montée libre ou emmanchée en force. Cette couronne de rétention 61 est munie d'une pluralité de clips 62 orientés vers l'intérieur de ladite couronne 61 (vers l'axe X). Ces clips 62 constituent des pattes de maintien bloquant chacun la collerette 55 de la douille. Lorsque la douille est en position montée, la couronne 61 est fixée sur le boitier et les clips 62 appuient sur la collerette 55 de la douille. Pour démonter la douille, un outil peut être utilisé pour appuyer sur les clips afin de les rapprocher de la couronne et, ainsi, débloquer la collerette 55 de la douille. La douille peut ensuite être coulissée à l'extérieur du boitier 51.

Claims

REVENDICATIONS1 - Contact électrique comportant un boitier (51) dans lequel est 5 monté un piston mobile (58) assurant une connexion et/ou une déconnexion électrique, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, dans le boitier, un contact femelle à douille fendue (52) comprenant une base (53) terminée par au moins deux lèvres (54), 10 et en ce que le piston (58) est monté coulissant entre les deux lèvres (54) de la douille fendue.
2 - Ensemble connecteur, caractérisé en ce qu'il comporte un contact électrique mobile (50) selon la revendication 1 et un contact électrique fixe 15 (70), aptes à entrer en contact l'un avec l'autre pour assurer une conduction électrique.
3 - Ensemble connecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le piston mobile (58) comporte : 20 - une broche (57) comprenant une extrémité externe (572) apte à entrer en contact avec le contact électrique fixe (70), et - un dispositif de déplacement (56) monté au moins partiellement autour de la broche (57) pour assurer le coulissement de la broche entre les lèvres de la douille fendue. 25
4 - Ensemble connecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le boitier (51) du contact électrique mobile comprend : - une première cavité (512) à l'intérieur de laquelle est fixée la douille fendue (52), et 30 - une seconde cavité (511) à l'intérieur de laquelle est placé le dispositif de déplacement (56) du piston, la broche (57) du piston étant apte à se déplacer à travers la première et la seconde cavités. - Ensemble connecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce 35 que la broche (57) est une tige cylindrique munie d'une protubérance radiale(573), ladite protubérance radiale étant placée dans la seconde cavité (511) du boitier pour assurer une limitation du déplacement de la broche. 6 - Ensemble connecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de déplacement (56) du piston est un ressort monté autour de la broche, apte à être comprimé dans la seconde cavité du boitier par la protubérance radiale (573) de la broche. 7 - Ensemble connecteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le contact électrique fixe (70) comporte une zone de connexion plane (71) apte à entrer en contact avec l'extrémité externe (572) de la broche (57). 8 - Ensemble connecteur selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le contact électrique mobile (50) comporte des moyens de rétention (60) de la douille (52) à l'intérieur de la première cavité (512) du boitier. 9 - Ensemble connecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce 20 que les moyens de rétention comportent : - une couronne de maintien (61) fixée sur le boitier, à une extrémité arrière (AR) du contact électrique mobile, et - des clips de retenue (62) montés sur ladite couronne.