Brevet FR2711849A1 — publié le 19950505

L'invention concerne une borne électrique comportant une partie de contact à déplacement d'isolant, renforcée par un ressort de renfort. Des contacts à déplacement d'isolant (CDI) sont de plus en plus communs dans l'industrie électrique car ils permettent la terminaison simultanée de plusieurs bornes sur des fils conducteurs respectifs en une opération simple et automatisée dans laquelle les fils n'ont pas à être dénudés et sont simplement introduits à force dans des fentes de10 contacts CDI à l'aide d'un outil d'insertion. Il existe une demande croissant rapidement, en particulier dans l'industrie automobile, portant sur des bornes électriques pouvant être assemblées en un processus automatisé, tandis que la capacité de transport de courant électrique, la fiabilité, le faible encombrement et la robustesse sont également sujets à des demandes concurrentes. Certains des facteurs importants déterminant la capacité de transport de courant d'une borne est la conducti- vité du métal dont le contact est formé, et la résistance du contact entre les bornes accouplées ou entre le fil conduc- teur et la borne. Ce dernier point dépend en grande partie de la pression de contact exercée entre eux, laquelle, elle- même, est déterminée par les forces de ressort qui font porter les surfaces de contact les unes contre les autres. Malheureusement, l'élasticité du métal en feuilles communé- ment utilisé pour produire des bornes électriques décroît habituellement en même temps que la conductivité et la ductilité augmentent. De plus, les propriétés de fluage, c'est-à-dire la relaxation en contrainte de la matière avec le temps et en fonction de la température et des contraintes, augmentent aussi. Ce dernier point est aggravé par la néces- sité de produire des bornes de faible dimension, ayant de faibles sections de matière, engendrant une résistance élevée et donc des températures élevées durant le passage d'un courant électrique, les températures élevées augmentant notablement le taux de fluage du métal. Il est connu dans l'art antérieur d'augmenter la pression de contact entre des bornes accouplées en utilisant un ressort de renfort réalisé en une matière élastique5 résistant à la température, telle que de l'acier, qui produit elastiquement des forces supplémentaires restant stables avec le temps et aux températures de travail. L'un des problèmes posés par certaines de ces bornes comportant des ressorts de renfort est que le ressort de renfort ne participe qu'à10 l'établissement de la pression globale de contact, le corps du contact lui-même produisant la force restante, et la matière du contact doit donc être suffisamment élastique, ce qui, par suite, diminue ses propriétés de conduction. Dans l'art antérieur, une élasticité suffisante de la matière du contact est également demandée pour établir une connexion appropriée entre les fentes de contacts CDI et le fil conducteur qui leur est connecté, afin d'assurer que la pression de contact entre eux ne se relache pas sous l'effet du fluage. Un objet de l'invention est donc de procurer une borne simple et robuste, apte à des applications à des courants intenses, pouvant être connectée à des fils conduc- teurs dans un processus automatisé. Un autre objet de l'invention est de procurer une borne de faible dimension et fiable, pourvue d'un ressort de renfort pour des contacts CDI. Un autre objet encore de l'invention est de procurer une borne dont la conductivité et la pression de contact sont améliorées. Les objets de l'invention sont réalisés par une borne électrique ayant un corps de contact comprenant un tronçon de contact et un tronçon de réception de fil, le tronçon de réception de fil comprenant des parois de support d'un contact à déplacement d'isolant ayant des bords opposés formant une ou plusieurs fentes pour recevoir le fil conduc- teur, la borne ayant pour caractéristiques qu'elle comporte aussi un ressort rapporté de renfort relié aux parois de support pour les solliciter élastiquement l'une vers l'autre contre des forces exercées vers l'extérieur par le fil5 conducteur placé dans les fentes. D'autres objets sont réalisés par la borne précitée qui comporte un ressort de renfort ayant une partie de ressort de contact pour rappeler la borne complémentaire contre le corps du contact. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: les figures 1 et 2 sont des vues isométriques de dessus et de dessous, respectivement, d'une borne électrique femelle; la figure 3 est une vue isométrique de la borne de la figure 1 dont le ressort de renfort est enlevé; la figure 4 est une vue isométrique uniquement du ressort de renfort de la figure 1; les figures 5 à 7 sont respectivement des vues en plan, en coupe longitudinale et en bout de la borne montrée sur la figure 1; la figure 8 est une vue en coupe longitudinale d'une borne mâle complémentaire à fiche plate pouvant être accouplée avec la borne des figures 1 à 7; et la figure 9 est une vue en coupe longitudinale des bornes mâle et femelle montées dans des boîtiers de connecteurs correspondants et accouplées entre elles. En référence aux figures 1 et 2, celles-ci montrent une borne électrique 2 comportant une partie de contact 4 destinée à s'accoupler avec une borne mâle complé- mentaire 102 à fiche plate, et une partie 8 de réception de fil pour une connexion sur un fil conducteur (dont le contour est représenté en 9 sur la figure 7). La borne 2 comporte un corps 10 de contact découpé et formé dans une feuille de métal conducteur, et un ressort 12 de renfort découpé et formé dans une feuille de métal élastique. En référence à présent à la figure 3, le corps 10 du contact comporte une paroi de base 14 s'étendant longitu- dinalement depuis une extrémité 16 d'accouplement de la borne5 jusqu'à une extrémité 18 de réception de fil, et ayant, dans la partie 4 de contact, des saillies 20 de contact en relief. La partie 4 de contact comporte aussi des parois latérales 22 s'étendant orthogonalement depuis des bords latéraux de la base 14 et présentant des cavités avant et arrière 24, 26, respectivement, de support d'un ressort de renfort. Dans la partie 8 de réception de fil, le corps 10 du contact comprend un tronçon 28 de contact à déplacement d'isolant (CDI) comportant deux parois opposées 30 de support s'étendant orthogonalement depuis la base 14 et ayant des parties centrales 32 reliées à des bords latéraux de la base 14, et des parties de parois incurvées 34 courbées l'une vers l'autre de manière que leurs bords 36 forment entre eux une fente 37 destinée à recevoir le fil conducteur. Des évide- ments 38, situés à un bord supérieur 39 des parois 30 de support, sont destinés à recevoir des parties de montage du ressort de renfort. Des éléments latéraux déformables 40 de soulagement de contrainte, proches de l'extrémité 18 de réception de fil, sont destinés à maintenir fixement le fil conducteur sur la borne 2. En référence à présent à la figure 4, celle-ci montre le ressort 12 de renfort qui comporte une partie 42 de ressort de contact et une partie 44 de renfort pour contact à déplacement d'isolant, réalisées d'une seule pièce l'une avec l'autre et reliées par une partie centrale 46 formant pontet. La partie 42 à ressort de contact comporte deux bras élastiques 48, bombés vers l'intérieur, supportés à chacune de leurs extrémités par des bras transversaux 50, 52 de support, respectivement, qui s'étendent d'une paroi latérale 22 à l'autre du corps 10 du contact lorsque le ressort est assemblé avec ce dernier, les bras transversaux étant supportés dans les cavités 24, 26, respectivement. La partie 42 à ressort de contact comporte en outre une languette oblique 53 de blocage, disposée centralement et vers l'avant pour retenir la borne 2 dans un boîtier 55 de connecteur5 (voir figure 9). La partie de renfort 44 du contact CDI comporte un élément 54 en forme de U ayant une partie incurvée 56 de base et des parois latérales 58 s'étendant jusqu'à des languettes repliées 60 de montage, à leurs extrémités supérieures, destinées à s'agrafer sur les évidements 38 des parois 30 de support du corps du contact. Une nervure 62 de renfort, de forme incurvée, s'étend centralement le long de la partie 54 de forme en U pour augmenter la résistance élastique de cette partie 54. La nervure 62 est disposée transversalement à une partie du fil conducteur qui est introduite à force dans les fentes CDI 36 du corps 10 du contact. En référence aux figures 1 à 4, le ressort 12 de renfort est représenté assemblé sur le corps 10 du contact, des extrémités 63, 65 des bras 50, 52 de support étant logées dans les cavités 24, 26, respectivement, du corps de contact, la partie de contact 42 du ressort s'étendant ainsi à travers le corps 10 du contact. Du fait des bras élastiques et bombés 48 de contact, un entonnoir 64 d'entrée est formé pour recevoir et guider une fiche plate 104 de la borne mâle complémentaire 102. Les bras 48 de contact ont une partie centrale élargie 66 qui a pour but de répartir de façon égale les moments internes dans les bras, assurant ainsi des contraintes de flexion sensiblement équivalentes sur leurs longueurs pour une élasticité élevée, mais une flexibilité optimale et un risque réduit de flambage. Le fait que les bras élastiques 48 soient supportés aux deux extrémités et qu'ils soient bombés vers l'intérieur non seulement établit l'entonnoir 64 d'entrée, mais procure aussi une résistance de ressort très élevée, engendrant ainsi une pression de contact élevée entre les bornes complémentaires 2, 102. La partie de renfort CDI 44 du ressort 12 de renfort est située entre les parois 30 de support du corps du contact et est disposée centralement entre les deux fentes 37 de contact, de manière que la partie 54 de forme en U puisse5 être légèrement précontrainte afin qu'elle tende à tirer les parois 30 de support du corps de contact l'une vers l'autre, en opposition aux forces exercées vers l'extérieur par un fil conducteur introduit à force dans les fentes CDI 37. La nervure 62 de renfort améliore encore la force de ressort de10 la partie de renfort CDI 44, afin qu'elle soit suffisamment forte pour assurer que les bords de contact CDI 36 sont toujours rappelés l'un vers l'autre avec une pression suffi- sante contre le fil conducteur, même après que des tempéra- tures et des contraintes de travail ont provoqué une relaxa- tion de la matière du corps de contact. On peut donc choisir la matière du corps de contact pour une conductivité optimale et le ressort 12 de renfort avec des propriétés de ressort optimales de manière que le corps 10 de contact puisse supporter des courants très intenses, tout en ayant des contacts CDI idéalement adaptés à un assemblage automatisé et peu coûteux dans des boîtiers de connecteurs et à une connexion sur des fils conducteurs. Le fait que la partie de renfort CDI 44 soit disposée entre les parois 30 de support du corps du contact augmente encore le faible encombrement de la borne et facilite aussi le processus d'assemblage du ressort de renfort car à la fois les parties 42 de ressort de contact et les parties de renfort CDI 44 sont assemblées depuis le dessus du corps du contact (au lieu d'être enroulées autour de lui). L'utilisa- tion de la partie 42 de ressort de contact en tant que paroi supérieure qui exerce des forces de ressort importantes non seulement mène à une disposition très peu volumineuse, mais assure aussi une pression de contact élevée et fiable entre les saillies 20 de contact et la fiche plate mâle complémen- taire 104. En référence à la figure 8, celle-ci montre une borne mâle complémentaire 102 pouvant être accouplée avec la borne femelle 2 et comportant une fiche plate mâle 104, une partie de retenue 106 et une partie 108 de réception de fil5 qui est identique à la partie 8 de réception de fil de la borne femelle 2 et qui ne sera donc pas davantage décrite. La borne mâle complémentaire 102 comporte aussi un corps de contact 110 ayant une paroi de base 114 à partir de laquelle s'étend la fiche plate 104. La partie de retenue 106 comporte10 des parois latérales 122 qui s'étendent depuis les bords latéraux de la paroi de base 114 et qui sont traversées par des cavités 126 pour supporter un bras 150 de support duquel fait saillie une languette élastique 153 de blocage pour retenir la borne 102 à l'intérieur d'un boîtier 132 de connecteur. En référence à présent à la figure 9, celle-ci montre la borne femelle 2 et la borne mâle complémentaire 102 assemblées dans leurs boîtiers respectifs 55, 155 de connec- teur et accouplées l'une à l'autre. Les boîtiers 55, 15520 présentent des fentes 68, 168 permettant d'accéder au fil conducteur devant être placé au-dessus de et en alignement avec la paire de fentes CDI 37, et ensuite inséré dans celles-ci à l'aide d'un outil d'insertion conçu à cet effet, lors d'une opération automatisée. Ceci permet donc aux bornes 2, 102 d'être assemblées sur les boîtiers 55, 155 de connec- teur avant l'assemblage avec les fils conducteurs, puis, lors d'une étape ultérieure, aux fils d'être avancés et insérés dans les contacts CDI sans dénudage des extrémités. Le processus d'assemblage peut donc être totalement automatisé. Par conséquent, et avantageusement, la borne est peu volumineuse tout en pouvant transporter des courants intenses et elle est en outre adaptée à des opérations automatisées et peu coûteuses d'assemblage pour la formation de câblages. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la borne décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Borne électrique (2, 102) comportant un corps de contact (10, 110) pour une connexion électrique entre un fil conducteur et une borne complémentaire (2, 102), le corps de contact (10, 110) comportant un tronçon de contact (4, 104) ayant une base (14, 114), et un tronçon (8, 108) de réception de fil, le tronçon (8, 108) de réception de fil comportant des parois de support (30) d'un contact à déplace- ment d'isolant (CDI), ayant des bords opposés (36) formant une ou plusieurs fentes (37) entre eux pour recevoir le fil conducteur, la borne étant caractérisée en ce qu'elle comporte aussi un ressort rapporté (12, 112) de renfort fixé de façon sûre au corps (10, 110) de contact et ayant une partie de renfort (44, 144) pour contact à déplacement d'isolant située entre les parois de support (30, 130) et reliée à celles-ci pour rappeler élastiquement les parois (30, 130) de support l'une vers l'autre contre des forces exercées vers l'extérieur par le fil conducteur inséré dans les fentes (37, 137). 2. Borne (2) selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que la borne est une borne femelle (2), le ressort (12) de renfort comportant une partie de ressort de contact (42) pour rappeler la borne complémentaire (102) contre le corps (10) de contact. 3. Borne (2) selon la revendication 2, caracté- risée en ce que la partie de ressort de contact (42) comporte un ou plusieurs bras élastiques (48) disposés à peu pres parallèlement à la direction d'accouplement de la borne complémentaire (102). 4. Borne (2) selon la revendication 3, caractéri- sée en ce que le ou les bras élastiques (48) sont reliés par chaque extrémité à des bras respectifs (50, 52) de support, grâce à quoi les bras (50, 52) de support sont fixés au corps (10) de contact. 5. Borne (2) selon la revendication 4, caractéri- sée en ce que les bras élastiques (48) sont bombés vers la base (14) du contact afin qu'ils forment entre eux un entonnoir (64) pour recevoir et guider une fiche plate mâle (104) de la borne complémentaire (102). 6. Borne (2) selon l'une quelconque des revendi- cations 2 à 5, caractérisée en ce que la partie de ressort de contact (42) et la partie de renfort (44) pour contact à déplacement d'isolant sont réalisées d'une seule pièce. 7. Borne (2) selon l'une quelconque des revendi- cations 2 à 6, caractérisée en ce que le tronçon de contact (4) comprend la base (14) et des parois latérales (22) s'étendant sensiblement orthogonalement à partir de cette base, grâce à quoi la partie de ressort de contact (42) forme sensiblement une paroi supérieure s'étendant entre les parois latérales (22) à distance de et en opposition à la base (14). 8. Borne (2) selon l'une quelconque des revendi- cations 2 à 7, caractérisée en ce que les bras élastiques (48) ont des parties centrales élargies (66) pour améliorer la distribution des contraintes de flexion sur leur longueur. 9. Borne (2) selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que la borne est une borne mâle (102) à fiche plate, le ressort (112) de renfort comportant une partie (106) de retenue ayant une languette élastique (153) de blocage pour retenir la borne (102) à l'intérieur d'un boîtier (155) de connecteur. 10. Borne (2) selon la revendication 9, caracté- risée en ce que la partie (106) de retenue comprend un bras (150) de support s'étendant à travers la base (114) du contact et fixé à des parois latérales (122) de celle-ci pour positionner et maintenir fixement la languette (153) de blocage sur la borne (102). 11. Borne (2) selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisée en ce que le tronçon (8, 108) de réception de fil présente deux fentes alignées et espacées (37, 137) pour contact à déplacement d'isolant, entre lesquelles est disposée la partie de renfort (44, 144) pour contact à déplacement d'isolant du ressort (12, 112). 12. Borne (2, 102) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la partie de renfort (44, 144) pour contact à déplacement d'isolant comporte au moins une nervure (62, 162) de raidissement disposée transversalement à une partie d'un fil conducteur reçu par le tronçon (8, 108) de réception de fil. 13. Borne (2, 102) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la partie de renfort (44, 144) pour contact à déplacement d'isolant est de forme en U comprenant une partie de base incurvée (56, 156) placée à proximité de la base (10, 110) du contact, et des parois latérales (58, 158) qui en partent et qui sont reliées par leurs extrémités libres supérieures (60, 160) aux parois (30, 130) de support.