Brevet FR2731556A1 — publié le 19960913

"Connecteur pour le raccordement d'un câble électrique" La présente invention concerne un connecteur ou raccord pour le raccordement d'un câble électrique, utilisable en particulier dans le réseau de distribution d'énergie électrique. Les connecteurs actuels les plus utilisés comprennent une cage électriquement conductrice, dans laquelle est introduite l'extrémité dénudée du câble électrique à connecter. Cette cage est munie soit d'une vis transversale soit de deux vis transversales qui portent un sabot plat qui permet d'appliquer le câble latéralement contre une surface d'appui interne de la cage. Malgré le soin qui peut être apporté à la réalisation de ces connecteurs connus, la qualité de la liaison électrique entre le câble et la cage qu'ils réalisent est relativement limitée ou diminue rapidement. Le but de la présente invention est de proposer un connecteur qui conserve une qualité supérieure de liaison électrique même après qu'on l'est soumis à un nombre important de cycles de vieillissement thermique sous charge électrique, produisant des échauffements et refroidissements successifs engendrant des dilatations et des rétractions successives de ses pièces constituantes, et celà pour des câbles électriques de sections contenues dans une gamme de sections étendues et très différentes, en particulier rondes ou sectorales, que le câble comprennent plusieurs brins ou un seul brin. Le connecteur pour le raccordement d'au moins un câble électrique selon l'invention comprend de préférence une cage présentant un passage dans lequel peut être engagée longitudinalement l'extrémité d'un câble électrique à connecter à cette cage, cette cage portant au moins deux vis espacées dans le sens longitudinal du câble et susceptibles d'exercer des forces en direction d'une surface d'appui dans ledit passage. Selon l'invention, le connecteur comprend une première vis munie à son extrémité d'un sabot susceptible de réaliser un serrage par contact à plat sur le câble et une seconde vis munie d'un pointeau dont la face frontale ou d'extrémité est de forme conique et est susceptible de réaliser un serrage par contact perforant sur le câble. Selon l'invention, de préférence, la distance séparant la face frontale dudit pointeau et ladite surface d'appui diminue en s'éloignant de la partie longituamale centrale de ladite surface d'appui. Selon l'invention, l'espace entre la face frontale du sabot et ladite surface d'appui est de préférence plus rétréci en s'éloignant de la partie centrale de cette surface d'appui que l'espace entre la face frontale dudit poinçon et cette surface d'appui. Selon l'invention, ladite surface d'appui est de préférence, en section transversale, concave. Selon l'invention, ladite surface d'appui est de préférence, en section transversale, en arc de cercle. Selon l'invention, l'angle au sommet de la forme conique du pointeau de ladite seconde vis est de préférence compris entre 1400 et 1600. Selon l'invention, l'angle au sommet de la forme conique du pointeau de la seconde vis est préférentiellement égal à 1500. Selon l'invention, la seconde vis et son pointeau précité forment de préférence une seule pièce. Selon l'invention, ledit sabot est de préférence libre en rotation par rapport à ladite première vis. Selon l'invention, la face frontale du pointeau de ladite seconde vis est de préférence dans son entier de forme conique. Selon l'invention, entre la première vis et ledit sabot est de préférence insérée une rondelle élastique. Selon l'invention, de préférence, la première vis est en premier lieu serrée et la seconde vis est en second lieu serrée. Selon l'invention, la première vis est du côté du câble à raccorder et la seconde vis est de préférence du côté de l'extrémité de celui-ci. Selon l'invention, la surface d'appui précitée de ladite cage présente de préférence des stries ou nervures pointues et saillantes. Selon l'invention, la face d'appui dudit sabot présente de préférence des stries ou nervures pointues et saillantes. Selon une exécution préférée de l'invention, ladite cage comprend un corps en forme de U dont le fond constitue ladite surface d'appui et entre les branches duquel est monté un coulis seau déplaçable longitudinalement et portant lesdites vis, ledit sabot et ledit pointeau présentant une dimension transversale occupant sensiblement l'espace séparant lesdites branches. La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un connecteur unipolaire pour le raccordement d'un câble électrique décrit à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin sur lequel: - la figure 1 représente une coupe partielle longitudinale d'un connecteur unipolaire selon la présente invention, en position avant serrage du câble; - la figure 2 représente une vue en bout du connecteur unipolaire de la figure 1, également en position avant serrage du câble - la figure 3 représente une coupe transversale par l'axe d'une vis du connecteur unipolaire précité, en position de serrage du câble - la figure 4 représente une coupe transversale par l'axe de l'autre vis du connecteur précité, en position de serrage du câble. Le connecteur unipolaire ou raccord électrique représenté sur les figures et repéré d'une manière générale par la référence 1 comprend une cage 2 au travers de laquelle est ménagé un passage longitudinal 3. Cette cage 2, en un matériau conducteur de l'électricité, par exemple en aluminium, comprend un corps 4 de section transversale en forme de U et un coulisseau longitudinal 5 monté entre les branches opposées 6 et 7 de ce corps 4, du côté de leurs extrémités. Pour celà, les branches 6 et 7 du corps 4 présentent, dans leurs faces parallèles en visà-vis, des rainures longitudinales 8 et 9 dans lesquelles sont introduites des nervures longitudinales opposées 10 et 1 1 complémentaires de ces rainures longitudinales. Les branches 6 et 7 du corps 4 et le coulisseau 5 présentent sensiblement la même longueur. La branche de liaison 12 du corps 4, qui relie ses branches opposées 6 et 7, présente, entre ces branches 6 et 7, une surface longitudinale d'appui 13 opposée au coulisseau 5 et une surface extérieure plate 14 qui s'étend perpendiculairement au plan de symétrie du corps 4 et qui est destinée à venir en appui contre un support de connexion non représenté. Pour fixer le corps 4 à ce support de connexion, la branche de liaison 12 présente deux orifices borgnes taraudés 15 et 16 qui sont formés perpendiculairement à la surface extérieure 14 et qui sont situés longitudinalement à distance l'un de l'autre pour recevoir les extrémités filetées de deux vis de fixation non représentées. Le connecteur 1 présente également deux vis transversales 17 et 18 qui sont portées par le coulisseau 5 et qui s'étendent au travers de ce dernier dans le plan de symétrie du corps 4 et longitudinalement à distance l'une de l'autre, en direction de la surface d'appui 13. Les extrémités extérieures des vis 17 et 18 présentent des évidements axiaux 19 et 20 conformés de manière à pouvoir recevoir l'extrémité d'une clé de manoeuvre de sections complémentaires. L'extrémité de la vis 17 située dans le passage 3 porte un sabot 21 qui présente une face frontale d'extrémité plate 22 qui est opposée à la surface d'appui 13 du corps 4 et qui s'étend perpendiculairement au plan de symétrie de ce corps 4. En section perpendiculaire à l'axe de la vis 17, le sabot 21 est sensiblement carré et occupe toute la largeur du passage 3 entre les branches 6 et 7 du corps 4. Le sabot 21 est libre en rotation par rapport à la vis 17 et est monté sur un appendice axial d'extrémité 23 de cette vis, cet appendice 23 étant engagé dans un orifice 24 du sabot 21 et son l'extrémité étant sertie dans cet orifice en arrière de la face frontale 22 de ce sabot 21. Entre l'extrémité proprement dite de la vis 17 et la face du sabot 21 opposée à sa face frontale 22 est disposée, autour de l'appendice 23, une rondelle métallique axialement élastique 25. L'extrémité de la vis 18 située dans le passage 3 est munie d'un poinçon 26 de section circulaire occupant l'espace séparant les branches 6 et 7 du corps 4, la vis 18 et le poinçon 26 formant une seule pièce. Le poinçon 26 présente une face frontale d'extrémité 27 opposée à la surface d'appui 13 du corps 4. Cette face frontale d'extrémité 27 est de forme conique et recouvre le diamètre du poinçon 26 et sa pointe est orientée vers la surface d'appui 13. Les vis 17 et 18 sont disposées de telle sorte que le sabot 21 et le poinçon 26 sont longitudinalement à faible distance l'un de l'autre. La surface intérieure d'appui 13 du corps 4 est sur toute sa longueur, en section transversale, concave. L'angle au sommet de la face frontale conique 27 du poinçon 26 et la concavité de la surface d'appui 13 sont tels que la distance les séparant diminue en s'éloignant de la partie longitudinale centrale de cette surface d'appui. Il en va en conséquence de même en ce qui concerne la distance entre la face frontale 22 du sabot 21 et cette surface d'appui 13. Dans un exemple de réalisation, la distance entre les faces intérieures opposées des branches 6 et 7 du corps 4 est sensiblement égale à 26 mm, l'angle au sommet de la face frontale 27 du poinçon 26 est compris entre 140 et 1600, de préférence égale à 1500, et le rayon de courbure de la surface d'appui 13 du corps 4 est compris entre 13 mm et 17 mm, de préférence égal à 15 mm, le centre de cette courbure étant dans le plan de symétrie du corps 4. Par ailleurs, la distance entre la surface d'appui 13 du corps 4 et d'une part la face frontale 22 du sabot 21 et d'autre part la pointe du poinçon 26 est de préférence au moins égale à 26 mm lorsque les vis 17 et 18 sont en position sortie ou déserrée. De la sorte, à forme constante de la surface d'appui 13 du corps 4 sur toute sa longueur, l'espace entre la face frontale 22 du sabot 21 la surface d'appui 13 du corps 4 est plus rétréci que l'espace entre la face frontale 27 du poinçon 26 et cette surface d'appui 13 lorsque l'on s'éloigne de la partie centrale de cette surface d'appui 13. En outre, la face frontale 22 du sabot 21 et la surface d'appui 13 du corps 4 présentent des stries ou nervures pointues et saillantes qui s'étendent longitudinalement, tandis que la face frontale 27 du poinçon 26 est lisse. Pour utiliser le connecteur 1, on procède de la manière suivante. Son corps 4 étant fixé sur un support de connexion comme on l'a décrit plus haut et le coulisseau 5 étant démonté, on introduit dans le passage 3, entre les branches 6 et 7 du corps 4, la portion d'extrémité dénudée 28 d'un câble électrique 29 à plusieurs brins en l'engageant latéralement en direction de la surface d'appui 13. Ensuite, on monte le coulisseau 5 sur le corps 4 en engageant longitudinalement ses nervures latérales 10 et 1 1 dans les rainures longitudinales 8 et 9 des branches 6 et 7 de ce corps 4, de telle sorte que la vis 17 portant le sabot 21 soit située du côté du câble 29 à connecter et la vis 18 portant le poinçon 26 soit située du côté de l'extrémité de ce câble électrique 29. Ensuite, dans un premier temps on tourne la vis 17 de façon à faire glisser le sabot 21 en direction de la surface d'appui 13 du corps 4 et à réaliser un serrage par contact à plat de la face frontale 22 de ce sabot 21 sur la portion d'extrémité 28 du câble 29, contre la surface d'appui longitudinale 13. Cette fixation du câble 29 dans le passage 3 étant réalisée, on tourne la vis 18 dans le sens qui rapproche le poinçon 26 de la surface d'appui 13 du corps 4 de façon à réaliser un serrage par contact perforant de la face frontale conique 27 du poinçon 26 sur la partie libre de la portion d'extrémité 28 du câble 29, contre la surface d'appui longitudinale 13. n résulte de la structure du connecteur 1 et de l'ordre de serrage ci-dessus que le sabot 21 confine, par écrasement et élargissement, les brins du câble 28 contre la surface d'appui 13 du corps 4 et constitue principalement l'organe de maintien du câble en position bloquée comme le montre la figure 3, facilité par la présence de la rondelle élastique 25, avant que le poinçon 26 de la vis 18 produise son effet. Les frottements des brins les uns sur les autres lors du serrage tendent à briser la couche d'oxydation formée à la surface des brins du câble 29, detelle sorte que le sabot produit une liaison électrique entre le câble 29 et le corps 4 mais de faible qualité. Comme le montre la figure 4, le poinçon 26 produit un effet de confinement parfait du maximum de brins du câble 29 en contact avec la surface d'appui 13 du corps 4 grâce à la pénétration par rotation de sa face frontale conique 27 contre les extrémités libres de ces brins situées au-delà du sabot 21. Cet effet de confinement se produit par écrasement, élargissement et répartition provoqués entre la face frontale conique 27 du poinçon 26 et la surface d'appui concave 13 du corps 4. De plus, la rotation de la face frontale conique 27 du poinçon 26 provoque un frottement sur les brins du câble 29 et un frottement des brins les uns contre les autres et sur la surface d'appui 13 du corps 4. Ces frottements brisent fermement la couche d'oxydation formée à la surface des brins du câble 29. n s'ensuit que le poinçon 26 constitue principalement l'organe établissant la liaison électrique entre le câble 29 et le corps 4 du connecteur 1, assurant une connexion électrique d'excellente qualité et durable. Le poinçon 26 contribue en effet peu au maintien du câble 29. Le connecteur 1 qui vient d'être décrit présente l'avantage de pouvoir recevoir, tout en conservant ses qualités électriques, des câbles de sections très différentes, notamment comprises entre 50 mm2 et 240 mm2 et de formes différentes, notamment rondes ou sectorales, câbles pouvant être multi-brins comme on l'a décrit ou mono-brin, ces câbles pouvant être en particulier en cuivre ou en aluminium. La présente invention ne se limite pas à l'exemple ci-dessus décrit. Bien des variantes de réalisation sont possibles sans sortir du cadre défini par les revendications annexées. REVENDICA TIONS 1. Connecteur unipolaire pour le raccordement d'au moins un câble électrique, comprenant une cage (2) présentant un passage (3) dans lequel peut être engagée longitudinalement l'extrémité d'un câble électrique (29) à connecter à cette cage, cette cage portant au moins deux vis espacées dans le sens longitudinal du câble et susceptibles d'exercer des forces en direction d'une surface d'appui (13) dans ledit passage, caractérisé par le fait qu'il comprend une première vis (17) munie à son extrémité d'un sabot (21) susceptible de réaliser un serrage par contact à plat sur le câble et une seconde vis (18) munie d'un pointeau (26) dont la face frontale ou d'extrémité (27) est de forme conique et est susceptible de réaliser un serrage par contact perforant sur le câble. 2. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la distance séparant la face frontale (27) dudit pointeau (26) et ladite surface d'appui (13) diminue en s'éloignant de la partie longitudinale central de ladite surface d'appui. 3. Connecteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'espace entre la face frontale (22) du sabot (21) la surface d'appui (13) est plus rétréci en s'éloignant de la partie centrale de cette surface d'appui (13) que ltespace entre la face frontale (27) du poinçon (26) et cette surface d'appui (13). 4. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite surface d'appui (13) est, en section transversale, concave. 5. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite surface d'appui (13) est, en section transversale, en arc de cercle. 6. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'angle au sommet de la forme conique du pointeau (26) de ladite seconde vis (18) est compris entre 1400 et 1600. 7. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'angle au sommet de la forme conique du pointeau de la seconde vis est égal à 1500. 8. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la seconde vis (18) et son pointeau précité (26) forment une seule pièce. 9. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit sabot (21) est libre en rotation par rapport à ladite première vis (17). 10. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la face frontale (27) du pointeau de ladite seconde vis (18) est dans son entier de forme conique. 11. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'entre la première vis et ledit sabot est insérée une rondelle élastique (25). 12. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la première vis est en premier lieu serrée et la seconde vis est en second lieu serrée. 13. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la première vis est du côté du câble à raccorder et la seconde vis est du côté de l'extrémité de celui ci. 14. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la surface d'appui précitée de ladite cage présente des stries ou nervures pointues et saillantes. 15. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la face d'appui dudit sabot présente des stries ou nervures pointues et saillantes. 16. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite cage comprend un corps (4) en forme de U dont le fond constitue ladite surface d'appui (13) et entre les branches duquel est monté un coulisseau (5) déplaçable longitudinalement et portant lesdites vis, ledit sabot et ledit pointeau présentant une dimension transversale occupant sensiblement l'espace séparant lesdites branches (6, 7).