Brevet FR2787931A1 — publié le 20000630

La présente invention concerne un connecteur pour le raccordement de câbles électriques, cette invention se rapportant au domaine des réseaux et appareillages électriques " Plus particulièrement, le connecteur électrique concerné par la présente s invention appartient au genre connu comportant une partie conductrice de profil en "U", dite cavalier, comprenant une embase prévue pour être liée à un élément de support, tel que barre conductrice, et deux branches parallèles délimitant entre elles, un évidement dans lequel est insérable une extrémité de cable électrique, les deux branches présentant sur leurs faces intérieures des conformations, telles que nervures, assurant la retenue d'un étrier amovible pourvu latéralement de conformations complémentaires, telles que rainures, l'étrier présentant au moins un trou taraudé recevant une vis de serrage dont l'extrémité extérieure porte un moyen de manoeuvre, et dont l'autre extrémité est liée à un serre-câble guidé et arrêté en rotation entre les deux branches du cavalier. Des connecteurs électriques de ce genre sont connus, entre autres, par les demandes de brevets français N 2697376 et N 2731556. Ces connecteurs permettent, en particulier, le montage et le démontage "par l'avant" de câbles électriques de forte section (par exemple 240 mm2) donc durs et rigides, l'étrier pouvant être retiré du cavalier par coulissement ou rotation pour accéder directement à l'évidement délimité par les branches du cavalier. Outre leur fonction principale de raccordement de câbles, de tels connecteurs doivent actuellement satisfaire à diverses exigences: En particulier, sur le plan de la sécurité, pour garantir un bon vieillissement de l'appareillage équipé de ces connecteurs, des essais d'endurance comprenant un grand nombre de cycles thermiques (700 cycles) sont effectués, ces cycles étant combinés à des passages de courant de court-circuit. Ces essais très sévères nécessitent des connecteurs très performants, qui assurent un bon contact électrique entre le câble et le connecteur, ainsi que l'absorption des différences de dilatation de ses composants sans dégradation. Du point de vue de l'encombrement, la largeur du connecteur doit être la plus faible possible, pour réduire le volume du coffret recevant habituellement plusieurs connecteurs du genre considéré. Pour ce qui est de la maintenance, le remplacement d'un connecteur d'un coffret doit pouvoir être effectué sous tension, sans démonter le câblage des autres connecteurs. Ceci implique de pouvoir démonter le connecteur "par l'avant". Certains connecteurs existants réussissent l'essai sur 700 cycles thermiques, mais ils n'apportent pas de solutions satisfaisantes à toutes les autres exigences, précédemment exposées. Ainsi, le connecteur de la demande de brevet français précitée N 2697376 comporte deux serre-câble identiques, dont la face venant en contact avec le câble à serrer est concave, et cannelée longitudinalement. Compte tenu de ce que le fond de l'évidement du cavalier est lui aussi concave et cannelé, le serrage du câble ne permet pas ici une séparation et un étalement des brins du câble, pour obtenir un contact optimum. De plus, ce connecteur ne comporte aucun moyen propre à compenser des différences de dilatation. L'autre demande de brevet français N 2731556 précitée décrit un connecteur électrique pourvu de deux serre-câble de formes et fonctions différentes. Le premier serre-câble possède une face plane, venant en contact avec le câble en réalisant un serrage par contact à plat, lors du vissage de la vis de serrage correspondante. Le second serre-câble présente la forme d'un poinçon conique, très évasé, dont le serrage par vissage de la vis de serrage correspondante réalise un contact perforant sur le câble. Dans cette combinaison, le premier serre-câble constitue principalement un organe de maintien du câble, tandis que le second serre-câbles, conformé en poinçon, sert principalement d'organe de liaison électrique entre le câble et le connecteur. De plus, lors de son serrage, ce poinçon conique brise la couche d'oxydation présente à la surface des brins du câble, pour établir un contact électrique de bonne qualité. Toutefois, cette solution n'est pas la meilleure pour le raccordement du câble, car le courant électrique transite principalement du câble au poinçon, puis du poinçon à l'étrier et de là au cavalier du connecteur, ce qui ajoute des chutes de tension et des échauffements supplémentaires. La demande de brevet français N 2731556 prévoit une rondelle métallique élastique, associée au serre-câble à face plane, et qui pourrait compenser les phénomènes de dilatation. Toutefois, aucune rondelle- ressort comparable n'est associée au serre-câble en forme de poinçon, alors que celui-ci constitue le principal organe de passage du courant électrique et nécessiterait donc, en premier lieu, un moyen de compensation des dilatations. Par ailleurs, l'angle d'ouverture très évasé de ce poinçon conique, de l'ordre de 140 à 160 , est peu favorable pour perforer le câble et écarter ses brins, et le poinçon agit plutôt en appui sur le câble. Enfin, dans les deux documents précités, la fixation du connecteur s'effectue à l'aide de vis, introduites dans des trous borgnes taraudés ménagés dans la face inférieure de l'embase du connecteur. Ainsi, la fixation du connecteur sur son organe de support, tel que barre conductrice, et son démontage, peuvent être seulement réalisés "par l'arrière", ce qui pose des problèmes d'accès notamment pour la maintenance, dans le cas de connecteurs placés dans un coffret. La présente invention vise à remédier aux inconvénients des connecteurs actuels du genre concerné, en fournissant un connecteur électrique perfectionné, assurant un contact électrique d'excellente qualité, direct et non altéré par les différences de dilatation, ce connecteur étant par ailleurs démontable "par l'avant" de manière à en faciliter la maintenance. A cet effet, I'invention a essentiellement pour objet un connecteur pour le raccordement de câbles électriques, du genre indiqué en introduction, dans lequel la vis de serrage, associée au ou à chaque serre-câbles, se termine à l'opposé de son moyen de manoeuvre par une pointe et traverse de manière axialement coulissante le serre-câble, au moins une rondelle-ressort étant montée entre cette vis de serrage et le serrecâble, tandis que ce serre-câble présente, sur son côté tourné vers l'embase du cavalier, une face lisse de profil arrondi convexe, la pointe de la vis de serrage étant apte à faire saillie de cette face du serrecâble. Ainsi, lors du vissage de la ou chaque vis de serrage, la pointe de cette vis pénètre dans le câble et sépare les brins du câble, en les désordonnant et en les faisant frotter les uns sur les autres, de manière à enlever la couche d'oxyde sur l'aluminium ou le cuivre de ces brins, et à améliorer ainsi les contacts électriques. Pour agir convenablement, la pointe de la ou chaque vis de serrage se présente avantageusement comme un cône ayant un angle d'ouverture compris entre 30 et , par exemple un angle de l'ordre de 90 , cet angle pouvant être adapté à la dureté du matériau, et au nombre des brins du câble. La face arrondie, convexe et lisse, du serre-câble facilite l'étalement des brins du câble, après la séparation obtenue par la pointe de la vis de serrage, de manière qu'un nombre maximum de brins du câble soit en contact direct avec le cavalier. La rondelle-ressort, insérée entre la vis de serrage et le serre-câble, fournit au dispositif de serrage l'élasticité nécessaire pour compenser les différences de dilatation des composants métalliques du connecteur, tout en maintenant un effort conséquent sur le serre-câble, assurant ainsi la pérennité du contact électrique. La présence de cette rondelle-ressort nécessite une mobilité limitée du serre-câble par rapport à la vis de serrage, tenant compte de l'écrasement de la rondelle; à cet effet, la ou chaque vis de serrage présente avantageusement, en arrière de sa pointe, une gorge annulaire dans laquelle est engagée une goupille transversale solidaire du serre-câble associé. Dans le cas d'un connecteur selon l'invention pourvu de deux serre-câble indépendants, le dispositif de serrage comprend deux vis à pointe et deux serre- câble à face convexe lisse, et est donc entièrement doublé, ce qui améliore considérablement le passage du courant, notamment en comparaison avec la solution de la demande de brevet français N0 2731556 précitée. Selon un autre aspect de la présente invention, le dispositif de fixation du connecteur sur l'élément de support, tel que barre conductrice, comprend au moins une vis de fixation vissée dans un trou taraudé traversant de part en part l'embase du cavalier, et débouchant au fond de l'évidement de ce cavalier, la ou chaque vis de fixation comportant une tête ou un organe d'arrêt rapporté, situé sous l'embase du cavalier, tandis que l'extrémité de cette vis de fixation éloignée de sa tête ou de l'organe d'arrêt présente une conformation, telle qu'un évidement à six pans, permettant sa manoeuvre "par l'avant" à l'aide d'un outil. Ainsi, pour les besoins de la maintenance, le connecteur peut être démonté et remonté "par l'avant", à l'aide d'une simple clé, et avec un dispositif de fixation ne comportant aucune pièce perdable. Dans ce dispositif de fixation, la ou chaque vis de fixation peut être soumise, par l'intermédiaire de sa tête ou de son organe d'arrêt, à la poussée d'un élement élastique, tel que ressort de rappel ou bloc de matériau élastique, ce qui repousse la vis de fixation pour permettre son engagement dans le trou taraudé correspondant du cavalier, en vue de son serrage. Dans une variante, ne nécessitant plus de ressort de rappel ou similaire, la tête de la ou chaque vis de fixation, ou son organe arrêt, est monté dans un logement de profondeur adaptée, rendant cette vis imperdable et toujours accessible "par l'avant". Le logement peut être formé dans la paroi d'un coffret, à l'intérieur duquel est monté le connecteur. De toute façon, I'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de ce connecteur pour le raccordement de câbles électriques: Figure 1 est une vue extérieure, en perspective, d'un connecteur conforme à la présente invention; Figure 2 est une vue en coupe longitudinale du connecteur de figure 1; Figure 3 est une vue en perspective de ce connecteur, avec parties arrachées et indication partielle de la barre sur laquelle est fixé ce connecteur Figure 4 est une vue en coupe transversale du même connecteur, fixé sur une barre, dans une première position du serre-câble; Figure 5 est une vue en coupe similaire à figure 4, mais montrant une autre position du serre-câble. Le connecteur électrique représenté au dessin, désigné dans son ensemble par le repère 1, est prévu pour être fixé sur une barre conductrice 2, laquelle est elle-même fixée sur un coffret 3, par exemple par des vis autotaraudeuses 4. Le connecteur 1 est composé principalement d'un cavalier 5, d'un étrier 6 et d'au moins un serre- câble 7, I'exemple illustré au dessin comportant deux serre-câble indépendants 7. Ces élements principaux sont complétés par un dispositif de serrage 8 pour chaque serre-câble 7, et par un dispositif de fixation 9, pour la fixation du connecteur 1 sur la barre 2. Le cavalier 5 est une pièce électriquement conductrice évidée, de section en forme de "U", dans laquelle on distingue une embase 10 et deux branches parallèles 11. La face inférieure de l'embase 10, prévue pour venir au contact de la barre 2, présente avantageusement des ondulations ou des stries. Les deux branches 1 1 du cavalier 5 présentent, sur leurs faces intérieures tournées l'une vers l'autre, des nervures parallèles 12 prévues pour la retenue de l'étrier 6. L'étrier 6 est une pièce conductrice amovible, allongée, prévue pour être montée par coulissement entre les deux branches 1 1 du cavalier 5, et pourvue à cet effet, sur ses flancs, de rainures latérales 13 complémentaires des nervures 12. L étrier 6 présente deux trous taraudés 14, d'axes parallèles, qui reçoivent respectivement les dispositifs de serrage 8 associés aux deux serre-câble 7, les trous taraudés 14 se situant dans la région centrale de l'étrier 6. Dans l'exemple illustré, cet étrier 6 présente, vers ses extrémités, deux autres trous 15 avec inserts, parallèles aux trous taraudés 14, et prévus pour le raccordement à l'étrier 6, par l'intermédiaire d'une prise de réalimentation, d'un câble de réalimentation électrique (non représenté). En position montée de l'étrier 6 (telle que représentée), celui-ci est retenu sur le cavalier 5 par la coopération des nervures 12 et des rainures 13, la région centrale de l'étrier 6 se situant entre les deux branches 11 du cavalier 5, tandis que les régions terminales de cet étrier 6, comportant les trous 15, se situent à l'extérieur du cavalier 5. Au moins un frein 16 constitué d'un fil-ressort, maintenu dans une gorge ménagée dans une branche 11 du cavalier 5, crée un freinage de l'étrier 6, éventuellement un indexage, dans la position montée de cet étrier. Chaque dispositif de serrage 8, associé à un serre-câble 7, comprend une vis de serrage 17, vissée dans l'un des deux trous taraudés 14 de l'étrier 6. La vis de serrage 17 comporte, à son extrémité extérieure, une tête de manoeuvre 18 de type fusible. L'autre extrémité de chaque vis de serrage 17 présente un diamètre réduit, et se termine par une pointe conique 19, cette extrémité traversant de part en part le serre-câble 7 correspondant, de manière axialement coulissante. Une rondelle-ressort 20 suffisamment épaisse, par exemple du type rondelle Belleville, est montée autour de la vis de serrage 17, entre l'épaulement o10 annulaire marquant l'extrémité de la partie filetée de la vis, d'une part, et la face supérieure du serre-câble 7, d'autre part. L'extrémité de chaque vis de serrage 17 présente encore, en arrière de la pointe 19, une gorge annulaire 21, dans laquelle est engagée une goupille transversale 22 ou similaire solidaire du serre-câble 7 associé; la hauteur de la gorge 21 est supérieure au diamètre de la goupille 22, pour accepter le déplacement relatif correspondant à l'écrasement de la rondelle- ressort 20, et aussi pour permettre l'escamotage de la pointe 19 dans le serre-câble 7 (en position desserrée). Chaque serre-câble 7 est une pièce conductrice, présentant un contour carré ou rectangulaire, assurant son guidage en translation et son arrêt en rotation entre les deux branches 11 du cavalier 5. Comme le montrent notamment les figures 4 et 5, la face inférieure 23 du serre- câble 7 (face tournée vers l'embase du du cavalier 5) présente un profil arrondi, convexe, cette face 23 étant lisse. La face supérieure de l'embase 10 du cavalier 5, située en regard des deux serre-câble 7, présente un profil arrondi concave, et comporte des stries longitudinales 24. Le dispositif de fixation 9 du connecteur 1 sur la barre 2 comprend deux vis de fixation parallèles 25, vissées respectivement dans deux trous taraudés parallèles 26 ménagés dans l'embase 10 du cavalier 5, et traversant cette embase de part en part, en débouchant au fond de l'évidemment du cavalier 5. Chaque vis de fixation 25 possède une tête 27, située sous le cavalier 5 ainsi que sous la barre 2. L'extrémité de la partie filetée de la vis 25, à l'opposé de la tête 27, présente un évidement 28 à six pans, permettant la manoeuvre de cette vis à l'aide d'une clé appropriée. En position de montage (voir figures 3 à 5), les têtes 27 respectives des deux vis de fixation 25 prennent place dans un logement correspondant 29 du coffret 3. A chaque vis de fixation 25 est associé un ressort de rappel 30, comprimé entre la tête 27 de cette vis 25 et le fond du logement 29. Pour l'utilisation du connecteur 1 précédemment décrit, I'extrémité d'un câble électrique 31, à brins multiples, est introduite entre les deux branches 11 du cavalier 5, sous les deux serre-câble 7 initialement placés en position haute (voir figure 4). Il est ensuite procédé au vissage des deux vis de serrage 17, en manoeuvrant ces vis 17 par leurs têtes 18 respectives. Au cours du serrage, l'extrémité de chaque vis 17 formant une pointe 19 assure une séparation des brins du câble 31, afin de permettre lors du serrage un frottement des brins les uns sur les autres, et enlever ainsi la couche extérieure d'oxyde. Le profil arrondi et lisse de la face inférieure 23 de chaque serre-câble 7 assure l'étalement des brins du cable io 31, après leur séparation par la pointe 19 de chaque vis de serrage 17, pour avoir un nombre maximum de brins en contact avec le cavalier 5. Les stries longitudinales 24 de l'embase 10 du cavalier 5 améliorent le contact mécanique et électrique avec les brins du câble 31; deux stries 24 intermédiaires, plus prononcées, peuvent participer à l'étalement des brins, en combinaison avec les pointes 19 des vis 17, et peuvent aussi faciliter le maintien et le serrage dans le cas de câbles de petit diamètre, n'occupant pas toute la largeur intérieure du cavalier 5 (entre les deux branches 11). Les rondelles-ressorts 20 respectives des deux dispositifs de serrage 8 fournissent une élasticité compensant les différences de dilatation entre les parties du connecteur 1 en métaux différents, par exemple aluminium et acier, tout en maintenant un effort conséquent sur les deux serre-câble 7. Considérant maintenant le dispositif de fixation 9 du connecteur 1, celui- ci permet de monter initialement le cavalier 5 du connecteur 1 sur la barre 2, en serrant alternativement les deux vis de fixation 25. De plus, ce dispositif de fixation 9 est conçu pour permettre un démontage et un remontage "par l'avant" du connecteur 1, dans le cadre de la maintenance, sans pièce perdable; en effet, l'étrier 6 étant retiré du cavalier 5 (après desserrage des vis de serrage 17), les vis de fixation 25 deviennent accessibles par l'avant, et peuvent être manoeuvrées par leurs conformations à "six pans creux" 28, les ressorts de rappel 30 repoussant les vis 25 vers l'avant en empêchent qu'elle ne tombent au fond du logement 29 du coffret 3. Les vis 25 et les taraudages 26 peuvent présenter des filetages inversés, pour que la fixation du connecteur 1 s'effectue dans le sens usuel du vissage. En position de montage, les ondulations de la face inférieure de l'embase 10 assurent un bon contact mécanique et électrique entre le connecteur 1 et la barre 2, ce contact pouvant être encore amélioré par des rondelles plates 32 et/ou des rondelles élastiques 33, montées autour des deux vis de fixation 25. Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce connecteur pour le raccordement de câbles électriques, qui a été décrite ci-dessus à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. En particulier, l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention: - en réalisant le connecteur 1 avec un seul serre-câble 7, et un seul dispositif de serrage 8 ou avec plus de deux serre-câbles, correspondant toujours à la description précédente; - en modifiant les formes de détail du cavalier 5 et de l'étrier 6 - en modifiant les stries longitudinales 24 du cavalier 5, notamment par formage pour créer des pointes pyramidales optimisant le contact avec le câble 31; - en prévoyant deux ou plusieurs rondelles- ressorts empilées, au lieu d'une seule rondelle 20; - en utilisant le même connecteur 1 pour le raccordement de câbles électriques de section initiale non pas ronde, mais en forme de secteur de cercle, ou autre, les dispositions prévues par l'invention assurant dans tous les cas un serrage et un contact efficaces, avec étalement des brins du câble; -en ce qui concerne le dispositif de fixation 9 du connecteur 1, en remplaçant la tête 27 de la vis de fixation 25, par un écrou ou autre organe d'arrêt rapporté, collé ou soudé sur cette vis 25, ou en remplaçant le ressort de rappel 30 par un bloc en matériau élastique, par exemple en mousse, ou encore en supprimant tout moyen de rappel de la vis de fixation 25, si la profondeur du logement 29 est telle que cette vis est rendue imperdable et reste accessible "par l'avant"; - en fixant ce connecteur 1 non pas sur le dessus d'une barre conductrice 2, mais à tout autre élément de support, ne permettant pas nécessairement un démontage "par l'avant", une possibilité étant la liaison avec une barre de profil arrondi, introduite au fond de l'évidement du connecteur; - en utilisant le même connecteur 1 non seulement à l'intérieur d'un coffret 3, mais aussi sur des tableaux de distribution ou en association directe à des appareillages électroniques (disjoncteurs, interrupteurs, fusibles...), dans des réseaux électriques " REVENDICATIONS 1 - Connecteur pour le raccordement de câbles électriques, comportant une partie conductrice de profil en étant apte à faire saillie de cette face (23) du serre-câble (7). 2 - Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pointe (19) de la ou chaque vis de serrage (17) se présente comme un cône ayant un angle d'ouverture compris entre 30 et 120 , par exemple un angle de l'ordre de 90 . 3 - Connecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'extrémité de la ou chaque vis de serrage (17) présente, en arrière de sa pointe (19), une gorge annulaire (21) dans laquelle est engagée une goupille transversale (22) solidaire du serre-câble (7) associée. 4 - Connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que son dispositif de fixation (9) sur l'élément de support, tel que barre conductrice (2), comprend au moins une vis de fixation (25) vissée dans un trou taraudé (26) traversant de part en part l'embase (10) du cavalier (5), et débouchant au fond de l'évidement de ce cavalier (5), la ou chaque vis de fixation (25) comportant une tête (27) ou un organe d'arrêt rapporté, situé sous l'embase (10) du cavalier (5), tandis que l'extrémité de cette vis de fixation (25) éloignée de sa tête (27) ou de l'organe d'arrêt présente une conformation, telle qu'un évidement à six pans (28), permettant sa manoeuvre "par l'avant" à l'aide d'un outil. - Connecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la ou chaque vis de fixation (25) est soumise, par l'intermédiaire de sa tête (27) ou de son organe d'arrêt, à la poussée d'un élément élastique, tel que ressort de rappel (28) ou bloc de matériau élastique. 6 - Connecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tête (27) de la ou chaque vis de fixation (25), ou son organe d'arrêt, est monté dans un logement (29) de profondeur adaptée, rendant cette vis imperdable et toujours accessible "par l'avant"