Brevet FR2619659A1 — publié le 19890224

La présente invention concerne le domaine des systèmes de connexion électrique. Elle trouve notamment, mais non exclusivement application dans la conception de systèmes de connexion électrique pour commutateurs de véhicules automobiles. Les éléments de connexion électrique des commutateurs pour véhicules automobiles sont généralement réalisés sous forme d'une pluralité de lamelles découpées dans une plaque commune en matériau électriquement conducteur, et isolées lors de l'assemblage du commutateur. Le plus souvent chacune des lamelles comprend un corps de base et un prolongement de connexion incliné par pliage transversalement au corps de base. Le corps de base logé à l'intérieur du boîtier de commutateur coopère avec les organes de commutation de celui-ci. Le prolongement de connexion traverse la paroi du boîtier pour permettre un contact avec des éléments externes au boîtier de commutateur. De nombreux commutateurs électriques pour véhicules automobiles utilisant des lamelles de connexion réalisées par découpe dans une plaque commune puis pliage, ont déjà été réalisés. Bien que ces systèmes aient déjà rendu de grandes services, ils présentent différents inconvénients. Parmi ceux-ci on mentionnera - la difficulté, selon la géométrie et la complexité du commutateur, de réaliser parfois l'ensemble des lamelles de connexion par découpage d'une plaque unique, tout en assurant la disposition de l'ensemble des prolongements de connexion des lamelles, selon un agencement en rangée(s), - la difficulté de protéger les prolongements de connexion, par exemple par étamage, sans recouvrir les corps de base coopérant avec les éléments de commutation, - la nécessité de recourir fréquemment à des formes de connecteur de sortie fort complexes, - le risque d'associer des systèmes de connexion et des variantes d'appareils non compatibles lorsque le boîtier de commutateur, une fois assemblé ne révèle pas extérieurement la nature de la variante concernée, - le risque'similaire d'associer des systèmes de connexion et des variantes d'indexage non compatibles lorsque le boîtier une fois assemblé ne révèle pas extérieurement la nature de la variante dtindexage concernée, - la difficulté d'utiliser un connecteur unique lorsque celui-ci doit être associé à des circuits différents portés par exemple par des demi-boîtiers différents. On a tenté d'éliminer ces inconvénients en remplaçant les éléments de connexion formés par découpage dans une plaque commune puis pliage par un ensemble de broches soudées transversalement sur les contacts intégrés au boîtier de comrnutateu. Cette .echniqu- s'avère cependant peu fiable ainsi que trop complexe et trop coûteuse pour être mise en oeuvre dans le domaine des commutateurs pour véhicules automobiles. On a également tenté d'utiliser des broches fixées sur les contacts du commutateur par sertissage, ou à l'aide de rivets. Il s'avère cependant que selon cette technique la pression de contact varie très largement sous l'influence des dilatations thermiques. Pour cette raison cette technique ne peut être retenue dans la conception de commutateurs électriques pour véhicules automobiles. La présente invention a pour but de proposer un nouveau système de connexion électrique qui élimine l'ensemble des inconvénients des systèmes jusqutici proposés. Le système de connexion électrique conforme à la présente invention comprend - au moins une plaque de contact, en matériau électriquement conducteur, pourvue d'au moins une ouverture, - au moins une broche en matériau électriquement conducteur, destinée à être introduite dans ladite ouverture, et possédant une section droite oblongue, et - un élément support, portant ladite broche et adapté pour positionner initialement la broche en regard de l'ouverture, transversalement à la plaque de contact, avec inclinaison relative du grand axe de la section de la broche et des parois de l'ouverture, puis à assurer une translation relative en rapprochement, de la plaque de contact et de l'élément support, avec maintien de l'orientation relative entre ces éléments pour assurer l'engagement forcé de la broche dans l'ouverture avec déformation semi-élastique de la broche lorsque les arêtes longitudinales de celle-ci viennent en contact avec les parois latérales de l'ouverture. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels - la figure I représente une vue schématique en perspective d'un système de connexion électrique conforme à la présente invention, avant assemblage, - la figure 2a représente une vue schématique du même système, lors d'une phase initiale d'assemblage, selon un plan de coupe longitudinal référencé lia sur la figure 2b, - la figure 2b représente une vue du système dans le même état initial, selon une vue en coupe transversale référencée 11b sur la figure 2a, - la figure 3a représente une vue du même système en position assemblée, selon un plan de coupe longitudinal référencé Villa sur la figure 3b, - la figure 3b représente une vue du système dans le même état assemblé, selon un plan de coupe transversal référencé liIb sur la figure 3a, - la figure 4 représente une vue schématique en plan des sections de l'ouverture ménagée dans la plaque de contact d'une part, et de la broche d'autre part, - la figure 5 représente une vue schématique en coupe longitudinale d'un commutateur incorporant un système de connexion conforme à la présente invention. On aperçoit sur la figure I un système de connexion électrique conforme à la présente invention comprenant une plaque de contact 10, une broche 30 et un élément support 50. a plaque de contact 10 est réalisé en matériau électriquement conducteur. Elle est pourvue d'au moins une ouverture 12 possédant de préférence une section oblongue. De façon avantageuse, comme illustré sur les figures annexées, I'ouverture 12 possède une section droite rectangulaire. Elle traverse la plaque de conctat 10. De même la broche 30 est réalisée en un matériau électriquement conducteur. Elle est formée de préférence d'un barreau plan allongé et rectiligne dont l'axc longitudinal est t'féren'ré 4 La broche possède une section droite oblongue. De préférence la section droite de la broche est rectangulaire. La broche 30 est destinée à être introduite dans l'ouverture 12. Pour faciliter l'engagement de la broche 30 dans l'ouverture 12, la broche 30 est de préférence effilée au niveau de son extrémité d'engagement 32. Selon le mode de réalisation particulier illustré sur les figures annexées, la broche 30 possède une épaisseur constante, y compris au niveau de son extrémité d'engagement 32. Cependant, cette extrémité d'engagement 32 est délimitée par deux parois latérales 34, 36 qui divergent en éloignement de la pointe 38 de la broche. L'extrémité d'engagement 32 se prolonge vers la partie médiane de la broche par une portion de même épaisseur et de largeur constante référencée 40. La seconde extrémité 42 de la broche peut être pourvue de structures diverses permettant d'assurer une liaison électrique avec des organes auxiliaires. Ces structures sortent du cadre de la présente invention et ne seront donc pas décrites plus en détail par la Suite. L'élément support 50 est adapté pour porter la broche 30. De préférence, l'élément support 50 est surmoulé sur la broche 30 de telle sorte que celle-ci émerge de part et d'autre de l'élément support 50, au niveau de ses extrémités 32 et 42 respectivement. De plus, I'élément support 50 est pourvu de moyens de guidage aptes à contrôler le positionnement relatif de la plaque de contact 10 et de l'élément support, tel que ce positionnement relatif respecte les impératifs suivants. Dans une phase préalable à l'assemblage, la broche 30 doit être supportée par l'élément 50 en regard de l'ouverture 12, transversalement à la plaque de contact 10, avec inclinaison relative du grand axe de la section, de la broche 30 et des parois 16, 18 de l'ouverture (soit plus précisément encore avec inclinaison relative entre les grands axes de l'ouverture 12 et de la broche 30, pour le cas où l'ouverture 12 est oblongue). Sur les figures annexées, le grand axe de la section d'ouverture 12 est référencé 14 tandis que le grand axe de la section de broche 30 est référencé 42. L'inclinaison relative initiale entre ces grands axes 14 et 42 est référencée d. Cette inclinaisonZ est déterminée de telle sorte que la projection de la plus petite section de l'extrémité 32 d'engagement de la broche 30 sur une largeur de l'ouverture 12 soit inférieure à la largeur de cette ouverture, tandis que la projection de la section du corps de la broche 30 (par exemple au niveau de la portion référencée 40) sur une largeur de l'ouverture 12, soit supérieure à cette largeur. Ces deux conditions seront précisées en regard de l'illustration donnée sur la figure 4. Par la suite, pour assurer l'engagement de la broche 30 dans l'ouverture 12 de la plaque de contact 10, afin d'assurer une liaison électrique entre ces deux éléments, I'élément support 50 doit être rapproché de la plaque de contact 10, par translation relative. Cette translation est opérée transversalement au plan moyen de la plaque de contact 10 et de l'élément support 50, avec maintien de l'orientation relative entre ces éléments, c'est-à-dire avec maintien de l'inclinaison relative ç( entre les grands axes 14 et 42. A la fin d'une première phase de cette translation, deux arêtes longitudinales 44, 46 de la partie effilée 32 de la broche 30 viennent en contact respectif avec deux parois latérales 16, 18 de I'ouverture 1 2. Au cours de cette première phase de translation, la broche 30 ne subit aucune déformation. L'inclinaison relative entre les grands axes 14, 42 reste égale à ot . Cependant, lorsque la translation relative en rapprochement de la plaque de contact 10 et de l'élément support 50 est poursuivie, la section droite de la broche 30 engagée dans l'ouverture 12 augmente en surface. De ce fait, les arêtes longitudinales 44 et 46 glissent sur les surfaces 16, 18 et l'extrémité d'engagement 32 de la broche 35 subit une déformaticn élasticlue, ccrltrne illustré sur les figures 3a et 3b. Cette déformation élastique correspond pour l'essentiel à une torsion de la broche autour de son axe longitudinal 48. Cette torsion de la broche 30 est illustrée par les angles référencésol eta sur la figure 3b. En effet, l'angle illustré sur la figure 3b correspond à l'inclinaison relative entre les grands axes 14 et 42 au niveau de l'élément support 50. Bien entendu l'angleoi lustré sur la figure 3b est identique à celui illustré sur la figure 2b. Par contre, I'angle ss illustré sur la figure 3b correspond à l'inclinaison relative entre les grands axes 14 et 42 au niveau de l'extrémité de la broche 30 engagée dans l'alésage 12. On notera que l'angle p est sensiblement inférieur à l'angle o( &alpha; La différence entre l'inclinaison relative o( et l'inclinaison relative ss correspond à l'angle référencé t. Le cas échéant, la déformation induite sur l'extrémité d'engagement de la broche 30 peut également comprendre une composante de flexion des bordures longitudinales de la broche 30 venant reposer contre les surfaces latérales 16 et 18 de l'ouverture 12. On a illustré schématiquement sur la figure 4 une ouverture 12 de section droite rectangulaire, et de même une section droite rectangulaire de la broche 30. L'ouverture 12 possède une largeur li et une longueur 14. On a de plus référencé 12 la longueur de la section de la broche 30 et 13 la largeur de la section de la broche 30. Bien entendu pour permettre d'engager la broche 30 dans l'ouverture 12, la surface en section droite de l'extrémité de la broche 30 doit être inférieure à la surface de la section d'ouverture 12. La projection de la section de la broche 30 sur la largeur de l'ouverture 12 est référencée d. Cet encombrement d correspond à la somme de la projection dl d'un petit côté de la broche 30 et de la projection d2 d'un grand coté de ia broche 3u. L'inclinaison relative entre les grands axes 14 et 42 étant C( lors du contact des arêtes 44, 46 contre les faces latérales 16, 18 de l'ouverture 12, la projection dl égale 13cosy(, tandis que la projection d2 égale 12sin d . On en déduit que pour respecter les conditions précitées et donc obtenir une déformation élastique de la broche 30, il est nécessaire que, en considérant une broche de section droite rectangulaire de longueur 120 et de largeur 130 ainsi qu'une extrémité d'engagement effilée dont la plus petite section possède une longeur 121 et une largeur 131, les conditions suivantes doivent être respectées 130cossu + 120sinp( > 11, mais 13 1 cos s + 12 1 sinet De préférence dans le cadre de la présente invention, I'inclinaison relative initiale ds des grands axes 14 et 42 est comprise entre 10 et 40" en étant de préférence de l'ordre de 30 . On a illustré schématiquement sur la figure 5 I'application d'un système de connexion électrique conforme à la présente invention, à la réalisation d'un connecteur de sortie de commutateur électrique pour véhicule automobile. On aperçoit sur cette figure 5 le boîtier 100 du commutateur formé de deux demi coquilles 102, 104. Ces deux coquilles 102, 140 définissent un logement 106 destiné à recevoir les éléments de commutation proprement dit. Ces éléments de commutation, classiques en soi et non visés par la présente invention ne sont pas illustrés sur la figure 5 à des fins de simplification. La coquille 102 possède une paroi principale 50 qui joue le rôle de l'élément support précédemment décrit. Cette paroi 50 est surmoulée sur une pluralité de broches parallèles 30. Les broches traversent la paroi 50 de part et d'autre. La paroi 50 est pourvue sur sa surface extérieure 52 d'une jupe 54 entourant les extrémités libres 42 des broches et conformée en corps de connecteur. Bien entendu dans le cas où l'élément support 50 porte une pluralité de broches 30, comme illustré sur la figure 5, I'élément support 50 doit etre réalité en matériau éiectriquement isolant Les broches 30 sont destinées à être engagées dans des ouvertures 12 réalisées respectivement dans une pluralité de plaques de contact 10. Ces plaques de contact 10 sont portées par des supports isolants 110, 120. Le cas échéant, les diverses plaques de contact 10 pourraient être portées par un support isolant unique. Cependant, selon l'illustration de la figure 5, on a montré la possibilité d'utiliser différents supports 110, 120 de plaques de contact 10 portés par les coquilles respectives 102, 104. Bien entendu les ouvertures ménagées dans les supports isolants 110, 120 pour recevoir en traversée les broches 30 doivent être supérieures aux ouvertures 12 ménagées dans les plaques de contact 10 afin d'éviter toute contrainte sur les broches 30. De préférence l'ensemble des plaques de contact 10 porté par un support isolant 110 ou 120 est réalisé à partir d'une feuille métallique unique prédécoupée sous forme de lamelles reliées entre elles par des languettes de faible largeur avec élimination des languettes après assemblage sur le support isolant 110 ou 120. Ces techniques, connues en soi, ne seront pas décrites plus en détail par la suite. Le cas échéant, comme illustré sur la figure 5, I'un des supports isolants 110 ou 120 peut être pourvu de structures d'indexage 112 pour les organes de commutation. De plus, le support isolant 110 ou 120 peut être pourvu de structures de détrompage 114 aptes à venir en prise avec l'élément support 50, et le cas échéant visibles de I'extérieur afin d'interdire l'association de variantes de plaques de contact 10 et de broches 30 non compatibles entre elles. L'homme de l'art comprendra aisément que la présente invention permet d'éliminer aisément l'ensemble des inconvénients de la technique antérieure. Le contact obtenu entre les broches 30 et les plaques de contact 10, par déformation élastique, garantit une liaison électrique fiable et durable entre ces deux éléments, quelles que soient les variations de température. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient.d'être décrit mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. Par exemple, I'extrémité d'engagement 32 des broches 30 pourrait être effilée en épaisseur. Les faces latérales 34, 36 de l'extrémité d'engagement 32 pourraient être non planes comme illustré sur les figures mais incurvées, concaves ou convexes. Par ailleurs, les ouvertures 12, rectangulaires selon l'illustration des dessins annexés, pourraient présenter une géométrie différente, par exemple elliptique. I1 en est de même de la section des broches 30. REVENDICATIONS 1. Système de connexion électrique, caractérisé par le fait qu'il comprend - au moins une plaque de contact (10), en matériau électriquement conducteur, pourvue d'au moins une ouverture (12), - au moins une broche (30) en matériau électriquement conducteur, destinée à être introduite dans ladite ouverture li78, et Dossod.an, tne section droite oblongue, et - un élément support (50), portant ladite broche (50) et adapté pour positionner initialement la broche (30) en regard de l'ouverture (12), transversalement à la- plaque de contact (10), avec inclinaison relative du grand axe de la section (42), de la broche (30) et des parois de l'ouverture (12), puis à assurer une translation relative en rapprochement, de la plaque de contact (10) et de l'élément support (50), avec maintien de l'orientation relative entre ces éléments pour assurer l'engagement forcé de la broche (30) dans l'ouverture (12) avec déformation semi-élastique de la broche (30) lorsque les arêtes longitudinales (44,46) de celle-ci viennent en contact avec les parois latérales (16, 18) de l'ouverture (12). 2. Système de connexion électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'extrémité d'engagement (32) de la broche (30) est effilée. 3. Système de connexion électrique selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la projection (d) sur la largeur de l'ouverture (12), de la plus petite section de l'extrémité effilée (32) de la broche (30) est inférieure à la largeur de l'ouverture (12), tandis que la projection sur la largeur de l'ouverture (12), de la section du corps (40) de la broche (30) est supérieure à la largeur de l'ouverture. 4. Système de connexion électrique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chaque ouverture (12) possède une section droite oblongue. 5. Sytème de connexion électrique selon l'une des revendications I ou 4, caractérisé par le fait que chaque ouverture (12) possède une section droite rectangulaire. 6. Système de connexion électrique selon l'une des revendications I à 5, caractérisé par le fait que la broche (30) possède une section droite rectangulaire. 7. Système de connexion électrique selon l'une des revendications I à 6, caractérisé par le fait que la broche (30) possédant une section droite rectangulaire de longueur 120 et de largeur 130 ainsi qu'une extrémité d'engagement effilée dont la plus petite section possède une longueur 121 et une largeur 131, et l'ouverture (12) possédant une largeur 11, I'inclinaison relative initiale, entre le grand axe de la section de la broche (30) et les parois de l'ouverture (i2j est telle que 130cosy + 120sinl > 11, mais 131cor j + 121sine 11 8.Système de connexion électrique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la déformation semi-élastique de la broche (30) correspond essentiellement à une torsion de la broche (30) autour de son axe longitudinal (48). 9. Système de connexion électrique selon l'une des revendications I à 8, caractérisé par le fait que l'élément support (50j porte une pluralité de broches (30) et par le fait qu'il est prévu un même nombre de plaques (10) de contact pourvues chacune d'une ouverture (12). 10. Système de connexion électrique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que l'élément support (50) est pourvu de structures mécaniques (114) aptes à servir d'organe de détrompage. Il. Système de connexion électrique selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que l'inclinaison relative initiale du grand axe (42) de la broche (30) et des parois latérales (16, 18) de l'ouverture est comprise entre 10 et 400 en étant de préférence de l'ordre de 30". 12. Système de connexion électrique selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que l'élément support (50) est conformé en corps de connecteur (54). 13. Système de connexion électrique selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait qu'il est intégré à un commutateur électrique (100) pour véhicule automobile.