Brevet FR2798009A1 — publié le 20010302

L'invention concerne un dispositif de connexion électrique à poser sur des fiches mâles de raccordement, se dressant parallèlement, d'un composant électrique, comprenant un corps de support en matière isolante qui comporte plusieurs trous traversants parallèles servant au passage des fiches mâles de raccordement par enfilement et qui porte, en nombre correspondant, plusieurs éléments conducteurs dont chacun présente une section de mise en contact, adjacente à un trou traversant associé respectif et destinée à venir en appui sur une fiche mâle de raccordement enfilée à travers le trou considéré, et une section qui est en saillie vis-à- vis du corps de support et qui constitue un élément de contact pour une connexion électrique extérieure. Un domaine préféré d'application de l'invention est constitué par des composants électriques qui, pendant leur utilisation, doivent être protégés particulièrement d'influences défavorables du milieu ambiant, telles que celles qui règnent dans l'environnement d'un moteur à combustion interne. La connexion électrique entre les fiches mâles de raccordement d'un composant électrique (d'un composant individuel ou de tout un groupe) et un autre dispositif est dans de nombreux cas réalisée au moyen de connecteurs à enfichage. En effet, les fiches mâles de raccordement prévues sur le composant électrique par le fabricant ne conviennent pas la plupart du temps pour servir directement d'éléments de contact pour une connexion par enfichage, soit parce qu'elles ne possèdent pas la résistance mécanique nécessaire, soit parce que, par leur forme et leur agencement, elles ne sont pas adaptées aux éléments de contact complémentaires d'une autre moitié de connecteur à enfichage. Pour cette raison, on utilise souvent un dispositif intermédiaire qui réalise la transition des fiches mâles de raccordement à des éléments de contact adaptés qui peuvent alors être assemblés par enfichage avec les éléments de contact complémentaires de l'autre moitié de connecteur. De tels dispositifs de raccordement qui peuvent être posés sur des fiches mâles de raccordement d'un composant électrique contiennent d'une manière générale un corps de support en matière isolante, telle que par exemple une matière plastique, qui contient plusieurs trous traversants parallèles destinés au passage des fiches mâles de raccordement. Le corps de support porte, en nombre correspondant, plusieurs éléments conducteurs dont chacun comporte une section de mise en contact adjacente à un trou traversant associé respectif et destinée à venir en appui sur une fiche mâle de raccordement enfilée à travers le trou considéré. Une autre section de chaque élément conducteur qui est en saillie vis-à-vis du corps de support constitue un élément de contact pour le raccordement d'une connexion électrique extérieure associée. Pour l'utilisation sur des composants électriques qui sont soumis à des influences contraires de l'environnement, il est judicieux, après l'avoir posé sur le composant électrique, de pourvoir le dispositif de raccordement mentionné d'une enveloppe isolante en matière plastique, obtenue par injection, qui constitue également en même temps un boîtier de connecteur servant à l'emboîtement et à un appui sûr d'une moitié de connecteur à enfichage à raccorder. Pendant la réalisation de l'enveloppe par injection, on doit avoir l'assurance que la masse d'injection chaude ne progresse pas directement, par des interstices situés le long des fiches mâles de raccordement, jusqu'au composant électrique et n'endommage pas celui-ci. Lorsque le composant électrique est un élément piézoélectrique, par exemple un actionneur piézoélectrique pour l'actionnement de la valve de commande d'un injecteur de carburant sur un moteur à combustion interne, la pression élevée de la masse d'injection qui progresse éventuellement jusqu'au composant peut alors également provoquer des dommages supplémentaires au composant, plus précisément sous l'effet de l'établissement d'une charge électrique d'une valeur élevée excessive entre les électrodes de l'élément piézoélectrique. Les solutions jusqu'à présent apportées à ce problème consistent à prévoir des moyens d'étanchéité séparés, par exemple au moyen de joints toriques, à l'emplacement de traversée o les fiches mâles de contact d'un actionneur piézoélectrique sortent du boîtier d'actionneur. De tels éléments d'étanchéité séparés ont toutefois l'inconvénient que leur utilisation exige une réserve supplémentaire de pièces et une opération supplémentaire à effectuer. Dans le cas notamment de fiches mâles de raccordement très minces, la manipulation, lors de l'assemblage, des éléments d'étanchéité qui sont d'autant plus petits est pénible et difficile à automatiser. Par ailleurs, bien que les éléments d'étanchéité puissent empêcher la traversée d'une masse d'injection, ils transmettent toutefois, au moins partiellement, la pression de la masse d'injection sur l'actionneur, du fait de leur déformation élastique. Le but de la présente invention consiste à agencer un dispositif de connexion électrique, du type générique défini en introduction, de manière à supprimer, ou au moins à maintenir minimales, des influences pouvant endommager le composant, lorsque, alors qu'on le pose sur les fiches mâles de raccordement du composant, le dispositif est pourvu d'un enveloppement par injection. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de connexion électrique, du type générique défini en introduction, caractérisé en ce qu'il est prévu une plaque de tête qui peut être posée ou est posée sur le composant et qui comporte des passages de plus grand diamètre que les fiches mâles de raccordement d'une manière telle que ces fiches mâles peuvent traverser lesdits passages en formant, pour chaque fiche mâle, un intervalle annulaire entre la fiche mâle et la paroi du passage correspondant. En outre, du côté devant être tourné vers le composant ou faisant face à celui-ci, le corps de support du dispositif de connexion comporte, à l'endroit de chacun de ses trous traversants, un manchon en saillie respectif dont le diamètre intérieur est dimensionné pour entourer d'une manière étanche la fiche mâle de raccordement enfilée dans le trou respectif du corps de support et dont le diamètre extérieur et la longueur axiale sont dimensionnés pour une introduction adaptée de la manière la plus étroite possible dans l'intervalle annulaire situé à l'endroit du passage associé respectif de la plaque de tête. La solution conforme à l'invention a l'avantage que des éléments d'étanchéité particuliers, tels que des joints toriques, ne sont pas nécessaires, mais qu'au contraire, grâce aux manchons situés sur le corps de support qui, d'une part, entourent d'une manière étanche les fiches mâles de raccordement et, d'autre part, sont entourés étroitement par les passages de la plaque de tête, on obtient une si bonne étanchéité que ni la masse d'injection se trouvant sous pression ne peut progresser jusqu'au composant lui-même, ni la pression de la masse d'injection n'est transmise au composant. De préférence, les manchons sont réalisés au formage, d'un seul tenant, sur le corps de support. La réalisation conforme à l'invention du dispositif de connexion a l'avantage supplémentaire que des tolérances portant sur la longueur du composant mesurées suivant la direction axiale des fiches mâles de raccordement peuvent être compensées. De nombreux composants électriques, notamment des actionneurs piézoélectriques, peuvent présenter des tolérances relativement grandes en longueur, ce qui pose des problèmes lorsque, pour le montage du composant, on dispose d'un espace défini d'une manière précise qui prescrit une position constante des éléments de contact en saillie, vis-à-vis du bord inférieur du composant. Le dispositif de connexion conforme à l'invention permet de compenser des différences des composants en longueur au moyen d'un déplacement axial des manchons dans les passages associés de la plaque de tête, sans que l'effet d'étanchéité soit perdu. A cet effet, la longueur axiale des manchons et l'épaisseur de la plaque de tête sont de préférence dimensionnées d'une manière telle que, pour des profondeurs différentes de pénétration dans les passages de plaque de tête dans les limites d'une fourchette choisie, une étanchéité suffisante entre la base des fiches mâles de raccordement et l'espace situé au-dessus de la plaque de tête est constamment assurée. De préférence, cette fourchette présélectionnée est au moins égale à la différence entre les dimensions minimale et maximale des composants à utiliser, mesurées suivant la direction axiale. Le dispositif de connexion électrique conforme à l'invention peut aussi présenter la particularité suivant laquelle, pour l'utilisation avec un composant piézoélectrique, le corps de support porte deux éléments conducteurs servant à la mise en contact des deux fiches mâles de raccordement du composant piézoélectrique et ces deux éléments conducteurs sont réunis l'un à l'autre par une résistance à valeur ohmique élevée. L'invention a également pour objet un composant électrique comportant des fiches mâles de raccordement, sur lequel est posé un dispositif de connexion électrique conforme à l'invention, qui est enveloppé de matière plastique, par injection, en commun avec au moins une partie du composant, en préservant l'accessibilité des éléments de contact. L'invention est exposée ci-après en détail à l'aide d'un exemple de mise en oeuvre qui ne sert qu'à l'illustration et ne doit pas être considéré comme limitatif. La figure 1 représente, en vue en perspective, de dessous, et à plus grande échelle, un dispositif de connexion conforme à l'invention; la figure 2 représente le dispositif de connexion de la figure 1 suivant une vue en perspective, de dessus, le corps de support étant indiqué en vue fantôme en lignes en trait mixte, afin de permettre l'observation des parties situées à l'intérieur; la figure 3 représente le dispositif de connexion en perspective, suivant la même direction d'observation qu'à la figure 2, mais approximativement à l'échelle; les figures 4 et 5 sont deux vues, suivant des directions différentes d'observation et avec des arrachements partiels, d'un composant électrique comportant, posé sur lui, un dispositif de connexion conforme aux figures 1 à 3. Sur les figures, le repère 10 désigne un corps de support qui est réalisé en une matière plastique isolante. Le corps de support 10 est une pièce de forme moulée par coulée qui enveloppe deux éléments conducteurs a, 20b à partir de chacun desquels une section en forme de patte 22a, 22b respective se dresse latéralement hors du corps de support 10. Une autre section de chaque élément conducteur 20a, 20b constitue une patte 21a, 21b respective qui se dresse vers le haut à partir du corps de support 10. Pour chacune de ces pattes 21a, 21b, un trou 23a ou 23b respectif traversant le corps de support s'étend d'une manière directement adjacente à la patte considérée. Dans le cas représenté, les sections d'extrémité 24a, 24b des éléments conducteurs 20a, 20b qui sont situées à l'opposé des pattes 22a, 22b sont reliées l'une à l'autre, par exemple par soudage ou brasage, par une résistance en pont 25 à valeur ohmique élevée. Deux manchons lla, llb qu'il est convenu d'appeler "dômes", qui sont orientés vers le bas, sont réalisés au formage sur la face inférieure du corps de support 10, l'espace intérieur libre de ces manchons ayant approximativement la même forme de section transversale et le même diamètre que les trous 23a, 23b, en étant dans l'alignement de ceux-ci. Les manchons lia, llb et les trous 23a, 23b sont conçus pour le passage de fiches mâles de raccordement 31a, 31b qui sont situés sur un composant électrique 30 dont on ne voit essentiellement que le boîtier extérieur aux figures 4 et 5. Lorsqu'on enfile le corps de support 10 d'une manière appropriée sur les fiches mâles de raccordement 31a, 31b, ces dernières viennent au contact des pattes 21a, 21b, afin de réaliser un contact avec les éléments conducteurs 20a, b; cette connexion par contact est assurée au moyen d'un procédé quelconque approprié de soudage une fois le corps de support 10 posé. La réalisation du corps de support 10 peut s'effectuer en immobilisant d'abord les éléments conducteurs 20a, 20b, y compris la résistance en pont 25 fixée à ceux-ci d'une manière conductrice, dans un moule d'injection qui correspond à la configuration du corps de support 10 et qui est alors rempli d'une masse d'injection de matière plastique. La résistance 25 est de préférence non vernie, afin d'empêcher, lors de cette opération d'injection, une décomposition du vernis qui pourrait entraîner la création d'un pont formant court- circuit à faible valeur ohmique. Pour l'assemblage avec le composant piézoélectrique , on pose le corps de support 10, avec les parties 20a, b, 25 qui y sont enfermées à la coulé, sur le composant électrique 30, d'une manière telle que les manchons lia, llb coulissent sur les fiches mâles de raccordement 31a, 3lb jusqu'à ce que ces dernières sortent du corps de support 10 vers le haut à l'endroit des trous 23a, 23b et viennent en contact avec les pattes à souder 21a, 21b. Une plaque de tête 40 est disposée à l'extrémité supérieure du composant 30, à l'endroit o les fiches mâles de raccordement 31a, 31b sortent du composant, cette plaque de tête 40 étant de préférence réalisée en une matière plastique isolante et comportant deux passages 41a, 41b par lesquels les fiches mâles de raccordement 31a, 31b font saillie. Le diamètre intérieur de ces passages 41a, 41b est considérablement plus grand que le diamètre des fiches mâles de raccordement 31a, 31b, de sorte qu'un intervalle annulaire se présente entre chaque fiche mâle de raccordement 31a, 31b et la paroi intérieure du passage 41a, 41b associé qui l'entoure. Le diamètre de ces intervalles annulaires est dimensionné d'une manière telle que les manchons lia, llb peuvent y pénétrer lorsqu'on enfile le corps de support vers le bas et que, pour chacune des fiches mâles de raccordement 31a, 31b, le manchon respectif constitue un moyen d'étanchéité entre la face supérieure de la plaque de tête 40 et l'espace situé à la base de la fiche mâle de raccordement considérée. La plaque de tête 40 est agencée et montée de manière à recouvrir hermétiquement la face supérieure du composant électrique 30, à l'exception des emplacements des intervalles annulaires indiqués. Le corps de support 10 est poussé jusqu'à un point tel que les extrémités des pattes 22a, 22b occupent une position prescrite par rapport au bord inférieur du composant électrique 30. Cela permet de compenser les tolérances du composant 30 en longueur: dans le cas de composants plus longs, il est possible d'enfiler les manchons lia, llb dans les passages 41a, 41b de la plaque de tête 40 plus loin que dans le cas de composants plus courts. La longueur des manchons lia, llb est donc dimensionnée d'une manière telle que, dans un premier cas extrême, à savoir dans le cas d'un composant de longueur minimale et donc d'une introduction plus réduite des manchons lla, llb dans les passages 41a, 41b, la profondeur de pénétration suffit encore pour obtenir une action d'étanchéité adéquate et que, dans l'autre cas extrême, à savoir dans le cas d'un composant de longueur maximale et donc d'une profondeur maximale de pénétration des manchons lia, llb, les extrémités des manchons ne viennent pas buter sur le composant lui-même. Après l'opération de pose, on soude les fiches mâles de raccordement 31a, 31b aux pattes 21a, 21b des éléments conducteurs 20a, 20b et on enveloppe d'une masse de matière plastique 50, par injection, l'extrémité supérieure du composant électrique 30, y compris le corps de support 10 posé sur celui-ci. Cet enveloppement par injection 50 permet d'obtenir une protection efficace vis-à-vis d'influences de l'environnement. Dans le cas représenté, l'enveloppement par injection 50 constitue en même temps un boîtier de connecteur à enfichage 51 qui entoure les pattes 22a, 22b et est conçu pour l'introduction et le maintien d'un connecteur à enfichage complémentaire (non représenté) qui comporte des éléments de contact qui viennent coopérer avec les pattes 22a, 22b et permettent ainsi d'assurer le raccordement du composant piézoélectrique 30 à d'autres dispositifs. L'étanchéité réalisée au moyen des manchons l1a, llb permet d'empêcher d'une manière efficace que, pendant cet enveloppement par injection, la masse d'injection, chaude se trouvant sous pression, ne progresse jusqu'au composant électrique 30 lui-même. Dans les intervalles très étroits qui se présentent encore éventuellement entre les faces extérieures des manchons lla, 11b et les parois intérieures des passages 41a, 41b de la plaque de tête, il se présente une "auto-étanchéité": la masse d'injection fluide ayant éventuellement pénétré se solidifie sur les parois des intervalles et obture ainsi ces intervalles avant que la masse ne puisse progresser dans l'espace situé à la base des fiches mâles de raccordement 31a, 31b. L'action décrite d'étanchéité empêche également que la pression de la masse d'injection ne soit transmise sur le composant électrique. Etant donné que, par ailleurs, du fait de la solidarisation par soudure entre les pattes 21a, 21b et les fiches mâles de raccordement 31a, 31b, le corps de support 10 est immobilisé vis-à-vis du composant électrique 30, la pression de la masse d'injection ne peut pas non plus provoquer un déplacement du corps de support 10 et donc des manchons lla, llb. Les avantages décrits se manifestent d'une manière particulièrement avantageuse lorsque le composant électrique 30 est un actionneur piézoélectrique servant à la commande de valve pour l'injection de carburant sur un moteur à combustion interne. Par leur nature, des éléments piézoélectrique réagissent d'une manière sensible à une pression extérieure, de sorte que la résistance de l'étanchéité à la pression qui est indiquée ci-dessus présente ici une supériorité particulière. L'exemple de réalisation représenté aux figures est spécialement adapté à un actionneur piézoélectrique du fait que la résistance en pont 25 est prévue entre les éléments conducteurs 20a, 20b. Cette résistance est dimensionnée d'une manière telle que, d'une part, elle présente une valeur ohmique suffisamment élevée pour ne pas nuire d'une manière notable au fonctionnement de l'actionneur lorsqu'une tension électrique d'actionnement est appliquée aux pattes 22a, 22b, mais que, d'autre part, elle laisse suffisamment passer le courant pour supprimer en un temps adéquat une mise en charge électrique non envisagée, telle qu'il peut par exemple s'en présenter dans le cas d'une sollicitation mécanique ou sous l'effet d'une action thermique. Etant donné que de telles sollicitations peuvent également se présenter lors de l'enveloppement par injection, la résistance en pont contribue en outre à résoudre le problème formulé plus haut. Bien entendu, dans le cas d'autres composants électriques dans lesquels le risque d'une telle mise en charge n'existe pas ou est tolérable, il est possible d'omettre la résistance en pont 25. Un autre avantage du dispositif conforme à l'invention réside dans le fait que des éléments d'étanchéité séparés ne sont pas nécessaires. Cet avantage est particulièrement favorable lorsque les dimensions du composant électrique et donc également du dispositif de connexion à prévoir sont très petites. Un actionneur piézoélectrique prévu pour l'utilisation, indiquée ci-dessus, sur une valve de commande d'injection a une dimension en section transversale qui n'est que de l'ordre de 10 x 20 mm et un dispositif de connexion adapté à cet effet est également d'autant plus petit, ainsi que le montre la figure 3. Des éléments d'étanchéité séparés, tels que par exemple des joints toriques, devraient alors avoir des dimensions de l'ordre de 1 mm et les fourchette de tolérance à cet effet seraient d'autant plus petites, ce qui rendrait plus difficile la fabrication du dispositif et son montage sur le composant électrique. Bien entendu, outre la forme de réalisation décrite précédemment et représentée aux dessins, d'autres formes de mise en oeuvre de l'invention sont également possibles. C'est ainsi que le dispositif de connexion conforme à l'invention peut également être conçu pour des composants électriques qui comportent plus de deux fiches mâles de raccordement. De même, les éléments de contact 22a, 22b qui sortent du corps de support ne doivent pas impérativement être des pattes de contact destinées à la pose d'un connecteur à enfichage, et ils peuvent tout aussi bien être réalisés d'une autre manière, par exemple sous forme de lames de contact ou de pattes à braser. REVENDICATIONS 1. Dispositif de connexion électrique à poser sur des fiches mâles de raccordement (31a, 31lb), se dressant parallèlement, d'un composant électrique (30), comprenant un corps de support (10) en matière isolante qui comporte plusieurs trous traversants (23a, 23b) parallèles servant au passage des fiches mâles de raccordement (31a, 31b) par enfilement et qui porte, en nombre correspondant, plusieurs éléments conducteurs (20a, 20b) dont chacun présente une section de mise en contact (21a, 21lb), adjacente à un trou traversant (23a, 23b) associé respectif et destinée à venir en appui sur une fiche mâle de raccordement (31a, 31b) enfilée à travers le trou considéré, et une section qui est en saillie vis-à-vis du corps de support (10) et qui constitue un élément de contact (22a, 22b) pour une connexion électrique extérieure, caractérisé en ce qu'il est prévu une plaque de tête (40) qui peut être posée ou est posée sur le composant (30) et qui comporte des passages (41a, 41b) de plus grand diamètre que les fiches mâles de raccordement (31a, 31b) et permettant la traversée de ces fiches mâles en formant, pour chaque fiche mâle, un intervalle annulaire entre la fiche mâle et la paroi du passage correspondant, et en ce que, du côté devant être tourné vers le composant (30) ou faisant face à celui-ci, le corps de support (10) porte, à l'endroit de chacun de ses trous traversants (23a, 23b), un manchon en saillie (lia, l1b) respectif dont le diamètre intérieur est dimensionné pour entourer d'une manière étanche la fiche mâle de raccordement (31a, 31b) enfilée dans le trou (23a, 23b) respectif du corps de support (10) et dont le diamètre extérieur et la longueur axiale sont dimensionnés pour une introduction adaptée de la manière la plus étroite possible dans l'intervalle annulaire situé à l'endroit du passage (41a, 41b) associé respectif de la plaque de tête. 2. Dispositif de connexion électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les manchons (lia, llb) sont réalisés au formage, d'un seul tenant, sur le corps de support (10). 3. Dispositif de connexion électrique suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par un dimensionnement de la longueur axiale des manchons (lia, llb) et de l'épaisseur de la plaque de tête (40) qui est tel que, pour des profondeurs différentes de pénétration dans les intervalles annulaires dans les limites d'une fourchette choisie, une étanchéité suffisante entre la base des fiches mâles de raccordement (31a, 3lb) et l'espace situé au-dessus de la plaque de tête (40) est constamment assurée. 4. Dispositif de connexion électrique suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la valeur de la fourchette présélectionnée de profondeurs de pénétration est au moins égale à la différence entre les dimensions minimale et maximale des composants (30) à utiliser, mesurées suivant la direction axiale. 5. Dispositif de connexion électrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, pour l'utilisation avec un composant piézoélectrique, caractérisé en ce que le corps de support (10) porte deux éléments conducteurs (20a, 20b) servant à la mise en contact des deux fiches mâles de raccordement (31a, 3lb) du composant piézoélectrique et en ce que ces deux éléments conducteurs sont réunis l'un à l'autre par une résistance (25) à valeur ohmique élevée. 6. Composant électrique (30) comportant des fiches mâles de raccordement (31a, 31b), sur lequel est posé un dispositif de connexion électrique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, qui est enveloppé de matière plastique (50), par injection, en commun avec au moins une partie du composant (30), en préservant l'accessibilité des éléments de contact (22a, 22b).