Brevet FR2707806A1 — publié le 19950120

Dispositif de connexion modulaire à grand débattement La présente invention concerne le domaine des installations électriques, en particulier des armoires électriques comportant des tiroirs débrochables et a pour objet un dispositif de connexion modulaire à grand débat- tement. Il existe actuellement une demande en matière de raccordement des auxiliaires dans les tableaux élec- triques débrochables, qui n'est pas satisfaite par les produits existants. En effet, les matériels connus sont source de panne, en particulier compte tenu des débatte- ments de tiroirs et nécessitent la mise en place de méca- nismes annexes. En outre, les connecteurs connus ne pré- sentent pas une flexibilité suffisante du point de vue du nombre de pôles à équiper. Il est rappelé que dans le domaine de la conne- xion par broches au moyen de tiroirs différents états sont à prendre en considération, à savoir une position tiroir sorti, une position tiroir partiellement engagé et une position tiroir engagé en butée. Dans la première position la connexion est interrompue, alors que dans la deuxième position les circuits de commande sont sous ten- sion, la position finale d'engagement correspondant à l'établissement des circuits de puissance. L'utilisation de tiroirs pour la connexion en- traîne des défauts d'alignement pouvant varier entre plus et moins 3 mm. Actuellement le raccordement des circuits de commande des tiroirs débrochables est effectué, soit au moyen d'un ou de plusieurs connecteurs standards multibroches, soit au moyen d'un ou de plusieurs connec- teurs spéciaux à contact glissant. Les connecteurs multibroches présentent, cepen- dant, l'inconvénient d'une faible course, souvent infé- rieure à 10 mm, de sorte qu'ils nécessitent l'utilisation de dispositifs mécaniques d'accompagnement de mouvements. Par ailleurs, leur inaptitude à accepter les défauts d'alignement entre partie mâle et partie femelle nécessite l'emploi de moyens de recentrage. Enfin, ces connecteurs présentent un encombre- ment mécanique invariable, quel que soit le nombre de broches en service. Les connecteurs spéciaux à contact glissant ne permettent pas de garantir plus d'un contact ponctuel en cas de défaut d'alignement. En outre, ces connecteurs présentent également, comme les connecteurs multibroches, un encombrement mécanique invariable. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet un dispositif de connexion caractérisé en ce qu'il est modulaire et à grand débattement et en ce qu'il est constitué par deux boîtiers isolants installés en traversée de cloison, l'un, mobile, étant monté sur un élément mobile et l'au- tre, fixe, étant monté sur un élément fixe, le boîtier mobile portant au moins une broche conductrice et le boî- tier fixe étant muni d'au moins un réceptacle de contact de forme correspondante à celle de la broche conductrice. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réali- sation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale et partiellement en coupe du dispositif conforme à l'in- vention; la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1, à plus grande échelle, du boîtier mobile seul la figure 3 est une vue en élévation latérale et partiellement en coupe, à plus grande échelle, du boî- tier fixe seul; la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3 d'une variante de réalisation du réceptacle de contact dans le boîtier fixe; les figures 5 et 6 sont des vues en coupe transversale, à plus grande échelle, de deux modes de ré- alisation du dispositif en position d'embrochage, au ni- veau du contact entre la broche et le réceptacle du bo - tier fixe; la figure 7 est une vue partielle en coupe transversale à plus grande échelle d'une variante de ré- alisation de la broche et du réceptacle du boîtier fixe; la figure 8 représente, vu en plan, le montage de plusieurs dispositifs conformes à l'invention, en po- sition décalée; la figure 9 est une vue partielle en coupe d'une autre variante de réalisation de l'invention, et la figure 10 est une vue en élévation latérale d'un dispositif à deux pôles. Conformément à l'invention et comme le montre plus particulièrement, à titre d'exemple, la figure 1 des dessins annexés, le dispositif de connexion est modulaire et à grand débattement et est constitué par deux boîtiers isolants 1 et 2 installés en traversée de cloison, l'un, 1, mobile, étant monté sur un élément mobile 3 et l'au- tre, 2, fixe, étant monté sur un élément fixe 4, le boî- tier mobile portant au moins une broche conductrice 5 et le boîtier fixe 2 étant muni d'au moins un réceptacle de contact 6 de forme correspondante à celle de la broche conductrice 5. Le boîtier mobile 1, également appelé connec- teur mobile, est monté sur un tiroir formant l'élément mobile 3, tandis que le boîtier fixe 2, également appelé connecteur fixe, est monté sur un fond de panier formant l'élément fixe 4. Comme le montre plus particulièrement la figure 8, plusieurs éléments modulaires conformes à l'invention peuvent être juxtaposés, afin de constituer le nombre de pôles nécessaire. Les boîtiers 1 et 2 sont avantageusement réali- sés, de manière connue, en matière synthétique et sont pourvus, comme le montrent plus particulièrement les fi- gures 1 et 2, d'une part, d'au moins deux clips 7 opposés élastiquement déformables d'application contre les faces internes du tiroir 3 ou élément mobile et du fond de pa- nier 4 ou élément fixe et, d'autre part, de doigts élas- tiques indépendants 8, de préférence de quatre doigts 8, disposés en opposition aux clips 7 et ayant une fonction de ressort en vue du serrage des boîtiers 1 et 2 en posi- tion de service. Ainsi, les doigts 8 maintiennent, du fait de la pression qu'ils exercent, le boîtier 1 ou 2 dans une position perpendiculaire à la cloison de l'élé- ment mobile 3 ou fixe 4. Cette pression est déterminée, de manière connue, de façon à autoriser le pivotement du boîtier autour d'un des points d'appui, dès qu'une con- trainte s'exerce à l'extrémité de la broche 5 ou du ré- ceptacle 6, le boîtier revenant dans sa position initiale dès que la contrainte disparaît. Selon une caractéristique de l'invention, la broche conductrice 5 présente, en section transversale, des encoches 5', réparties uniformément sur son pourtour (figures 5 et 6) et, à son extrémité libre, un bout ar- rondi ou conique (figures 1, 2, 9 et 10). Cette broche conductrice 5 peut être réalisée, soit par emboutissage et roulage d'une tôle conductrice (figure 5), soit à partir d'un profil étiré, soit encore à partir d'un fil matricé (figure 6) et elle est fixée dans le boîtier mobile 1. La prévision d'un bout arrondi ou conique à l'extrémité libre de la broche 5 est destinée à faciliter l'engagement de ladite broche 5 dans le réceptacle 6 du module connecteur fixe ou élément fixe 4. Le réceptacle de contact 6 est constitué, de préférence, par des doigts de contact 6' s'étendant con- centriquement autour de l'axe de pénétration de la broche 5 en un nombre égal à celui des encoches 5' de ladite broche 5 et coopérant avec ces dernières en position de service. En outre, le réceptacle de contact 6 est pour- vu, du côté opposé au boîtier fixe 2, d'un cône d'entrée 6" se refermant devant les doigts de contact 6'. Un tel cône d'entrée est destiné à faciliter la pénétration de la broche 5 dans le réceptacle 6, même en présence d'un défaut d'alignement se traduisant par un décalage d (fi- gure 1). Ce cône d'entrée 6" présente une petite section inférieure à celle déterminée par les extrémités des doigts 6' formant le réceptacle 6 au niveau du cône 6". Les doigts de contact 6' sont fixés dans le corps du boîtier fixe 4 par sertissage sur une plage de raccordement unique (non représentée) et sont réalisés à20 partir de fils en matériau conducteur à élasticité de ressort. Afin d'assurer le passage et le coulissement de la broche 5, les doigts de contact 6' présentent chacun une forme en crosse (figure 3). Ainsi, lors de l'engage- ment de la broche 5 entre les doigts 6', il s'exerce une25 force de réaction sur ladite broche 5 par l'intermédiaire de chaque doigt 6' plaqué au fond de l'encoche correspon- dante 5' sous l'effet de la force de ressort due à la dé- formation en crosse desdits doigts 6'. Il en résulte que le contact entre chaque doigt 6' et son encoche 5'30 s'établit en deux points sur toute la longueur de la course de la broche 5 et suivant un angle a de débatte- ment maximum dans tous les plans. Cet angle a est déter- miné approximativement par la relation: hauteur de la crosse tg longueur de pénétration de la broche longueur de pénétration de la broche Le montage des doigts de contact 6' sur une plage de raccordement unique permet de maîtriser leur orientation par rapport à la position des encoches 5' de la broche 5. La figure 4 des dessins annexés représente une variante de réalisation du réceptacle 6, dans laquelle les doigts de contact 6' présentent plusieurs ondula- tions. Ainsi, il est possible de multiplier le nombre de points de contact entre chaque doigt 6' et l'encoche 5' correspondante au cours de la pénétration de la broche, de sorte que la résistance électrique totale se réduit progressivement. En outre, dans un tel cas, le frottement de la première ondulation de chaque doigt 6' sur la bro- che 5 assure, lors de l'engagement de ladite broche 5, le nettoyage des surfaces de contact de la broche pour les ondulations suivantes. La figure 7 des dessins annexés représente une variante de réalisation du dispositif, dans laquelle la broche conductrice 5 présente une section essentiellement plate à encoches longitudinales alternées d'une face à l'autre et coopère avec des doigts de contact 6' s'éten- dant en quinconce suivant deux plans parallèles, à une distance mutuelle, d'un plan à l'autre, égale à l'épais- seur de paroi de la broche 5. Une telle broche 5 peut, par exemple, être réalisée par emboutissage. Grâce à la prévision des doigts élastiques in- dépendants 8 et des clips 7 (figure 2) pour la fixation et le maintien des boîtiers mobile 1 et fixe 2, les dé- fauts d'alignement entre lesdits boîtiers 1 et 2 portant la broche 5 et le réceptacle de contact 6 peuvent être compensés. En effet, chaque boîtier étant installé en traversée de cloison sur une plaque dont l'épaisseur cor- respond sensiblement à l'écartement entre le crochet de maintien des clips 7 et la face correspondante des doigts 8, le maintien des boîtiers 1 et 2 est assuré avec possi- bilité d'un pivotement angulaire. Les boîtiers 1 et 2 sont montés dans une fenêtre de la plaque des éléments mobile 3 ou fixe 4, dont l'une des dimensions correspond à la dimension déterminée entre les crochets de clips 7, tandis que l'autre dimension correspond à un multiple de l'autre dimension des boîtiers 1 ou 2. Une telle fenêtre est donc découpée en fonction du nombre de modules con- formes à l'invention à mettre en place. Les plaques de montage des boîtiers 1 et 2 font partie intégrante de l'élément mobile 3 ou tiroir, ou de l'élément fixe 4 ou fond de panier. La figure 8 des dessins annexés représen- te un montage de plusieurs dispositifs modulaires confor- mes à l'invention avec un léger décalage par rapport aux éléments mobile 3 et fixe 4. Du fait de la juxtaposition de ces éléments, l'inclinaison de l'un d'eutre eux en- traîne une inclinaison correspondante de l'autre. Lors d'un embrochage entre un connecteur mobile 1 et un connecteur fixe 2 présentant un défaut d'aligne- ment, comme représenté à titre d'exemple à la figure 1 des dessins annexés par le décalage d, l'extrémité de la broche 5 du connecteur mobile 1 est guidée par le cône d'entrée 6" formé sur l'extrémité du réceptacle de con- tact 6 du connecteur fixe 2. L'arrivée en contact de la broche 5 et du réceptacle 6 s'effectue avec une applica- tion d'efforts mutuels entraînant un pivotement corres- pondant des boîtiers 1 et 2 autour et sur leurs appuis entraînant un alignement de ces derniers, comme représen- té à la figure 8 des dessins annexés. Le cône d'entrée 6" déterminé sur le réceptacle de contact 6 est avantageusement dimensionné pour éviter tout contact involontaire avec les pièces sous tension en mode débroché et intègre les contraintes imposées par les essais normalisés du doigt d'épreuve et de la bille. La figure 9 des dessins annexés représente une variante de réalisation de l'invention, dans laquelle le boîtier fixe 2 de logement du réceptacle de contact 6 est pourvu, entre le cône d'entrée 6" et l'extrémité des doigts de contact 6', d'une bague d'étanchéité 9 présen- tant une section interne correspondant à celle de la bro- che 5 correspondante et avantageusement réalisée en une matière synthétique souple. Ainsi, il est possible d'assurer une étanchéité aux poussières et à l'air am- biant du contact établi. Cette bague 9 vient épouser intimement le pro- fil de la broche 5 en appliquant une légère pression élastique et assure, de ce fait, une fonction de nettoya- ge lors de l'engagement de la broche 5 et l'étanchéité du réceptacle 6 pendant toute la course de la broche 5. Enfin, la figure 10 représente une autre vari- ante de réalisation de l'invention, dans laquelle chaque boîtier 1 et 2 comporte au moins deux broches 5 ou récep- tacles 6. Un tel mode de réalisation permet, tout en con- servant la modularité et un faible encombrement, d'assu- rer au minimum une jonction bipolaire. Grâce à l'invention, il est possible de réali- ser un dispositif de connexion modulaire permettant un grand débattement, de sorte que des défauts d'alignement peuvent facilement être palliés. En outre, il est possi- ble d'assurer un contact optimal dans les deux positions d'embrochage courantes, quel que soit le décalage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins an- nexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. R E V E ND I C AT I ON S 1. Dispositif de connexion caractérisé en ce qu'il est modulaire et à grand débattement et en ce qu'il est constitué par deux boîtiers isolants (1 et 2) instal- lés en traversée de cloison, l'un (1), mobile, étant mon- té sur un élément mobile (3) et l'autre (2), fixe, étant monté sur un élément fixe (4), le boîtier mobile (1) por- tant au moins une broche conductrice (5) et le boîtier fixe (2) étant muni d'au moins un réceptacle de contact (6) de forme correspondante à celle de la broche conduc- trice (5). 2. Dispositif, suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le boîtier mobile (1), également ap- pelé connecteur mobile, est monté sur un tiroir formant l'élément mobile (3), tandis que le boîtier fixe (2), également appelé connecteur fixe, est monté sur un fond de panier formant l'élément fixe (4). 3. Dispositif, suivant l'une quelconque des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que les boîtiers (1 et 2) sont pourvus, d'une part, d'au moins deux clips (7) opposés élastiquement déformables d'application con- tre les faces internes du tiroir (3) ou élément mobile et du fond de panier (4) ou élément fixe et, d'autre part, de doigts élastiques indépendants (8), de préférence de quatre doigts (8), disposés en opposition aux clips (7) et ayant une fonction de ressort en vue du serrage des boîtiers (1 et 2) en position de service. 4. Dispositif, suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la broche conductrice (5) présente, en section transversale, des encoches (5'), réparties uniformément sur son pourtour et, à son extrémité libre, un bout arrondi ou conique. 5. Dispositif, suivant l'une quelconque des re- vendications 1 et 4, caractérisé en ce que la broche con- ductrice (5) est réalisée, soit par emboutissage et rou- lage d'une tôle conductrice emboutie, soit à partir d'un profil étiré, soit encore à partir d'un fil matricé et elle est fixée dans le boîtier mobile (3). 6. Dispositif, suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le réceptacle de contact (6) est constitué, de préférence, par des doigts de contact (6') s'étendant concentriquement autour de l'axe de pénétra- tion de la broche (5) en un nombre égal à celui des enco- ches (5') de ladite broche (5) et coopérant avec ces der- nières en position de service. 7. Dispositif, suivant l'une quelconque des re- vendications 1 et 6, caractérisé en ce que le réceptacle de contact (6) est pourvu, du côté opposé au boîtier fixe (2), d'un cône d'entrée (6") se refermant devant les doigts de contact (6'). 8. Dispositif, suivant la revendication 7, ca- ractérisé en ce que le cône d'entrée (6") présente une petite section inférieure à celle déterminée par les ex- trémités des doigts (6') formant le réceptacle (6) au ni- veau du cône (6"). 9. Dispositif, suivant l'une quelconque des re- vendications 7 et 8, caractérisé en ce que les doigts de contact (6') sont fixés dans le corps du boîtier fixe (4) par sertissage sur une plage de raccordement unique et sont réalisés à partir de fils en matériau conducteur à élasticité de ressort. 10. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les doigts de contact (6') présentent chacun une forme en crosse. 11. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que les doigts de contact (6') présentent plusieurs ondulations. 12. Dispositif, suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la broche conductrice (5) présente une section essentiellement plate à encoches longitudina- les alternées d'une face à l'autre et coopère avec des doigts de contact (6') s'étendant en quinconce suivant deux plans parallèles, à une distance mutuelle, d'un plan à l'autre, égale à l'épaisseur de paroi de la broche (5). 13. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le boîtier fixe (2) de logement du réceptacle de contact (6) est pourvu, entre le cône d'entrée (6") et l'extrémité des doigts de contact (6'), d'une bague d'étanchéité (9) pré- sentant une section interne correspondant à celle de la broche (5) correspondante et avantageusement réalisée en une matière synthétique souple. 14. Dispositif, suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que chaque boîtier (1 et 2) comporte au moins deux broches (5) ou réceptacles (6).