Brevet FR2797353A1 — publié le 20010209

La présente invention est relative aux connecteurs électriques. Notamment, elle concerne les connecteurs électriques destinés à effectuer des raccordements à un bus électrique. Les faisceaux électriques dont on équipe les machines électriques, les véhicules de transport terrestre ou non, les engins les plus divers, sont de plus en plus complexes. Un exemple très révélateur nous est donné par les véhicules automobiles de tourisme, dans lesquels le poids de câblage embarqué s'est considérablement accru les dernières années. Pour inverser cette tendance, Il existe une nouvelle technologie consistant à installer un bus électrique, à utiliser des signaux électriques multiplexés permettant de faire cheminer sur la même ligne électrique un grand nombre de signaux différents, et à brancher les différents appareillages à ce bus électrique. Un bus électrique se présente en général sous la forme d'un câble à une paire de conducteurs torsadée, parfois blindée, avec une gaine de protection. Chaque appareillage électrique est raccordé en parallèle sur cette ligne électrique. Le raccordement impose soit de couper la ligne électrique et d'effectuer la connexion électrique, soit d'utiliser des connecteurs du genre de ceux dont on équipe les câbles informatiques. Ces connecteurs sont assez coûteux car ils sont prévus pour connecter et déconnecter les câbles électriques, et en outre ils comportent en général de nombreuses lignes électriques en parallèle. De plus, dans le cas des applications électrotechniques destinées à être utilisées en milieu industriel ou bien dans le cas d'applications à des véhicules automobiles, des trains ou des avions, la ligne électrique doit fonctionner dans un environnement très sévère et il importe d'assurer non seulement une bonne immunité aux parasites électriques, mais en plus il est nécessaire d'assurer une parfaite étanchéité de la connexion. L'objectif de la présente invention est donc de proposer un connecteur électrique qui soit assez économique à réaliser et qui se prête à une utilisation simple, permettant une connexion très rapide tout en assurant une parfaite conductibilité électrique des lignes connectées entre elles, une bonne solidité mécanique de la connexion, un excellent maintien des câbles ainsi connectés et une grande étanchéité de la connexion électrique. L'invention propose un connecteur pour fils électriques ayant une âme conductrice de l'électricité, entourée d'une gaine électriquement isolante, ledit connecteur comportant un bloc électriquement isolant pourvu d'au moins deux évidements séparés destinés à accueillir chacun l'extrémité non dénudée d'un fil électrique que l'on insère dans ledit évidement, ledit connecteur comportant au moins un pontage électriquement conducteur ayant autant de parties terminales que de fils électriques à connecter, chacune des parties terminales étant conformée pour rompre ladite gaine isolante puis entrer en contact électrique avec ladite âme conductrice lorsqu'on provoque un déplacement relatif entre ladite extrémité du fil électrique et ladite partie terminale, selon une direction sensiblement perpendiculaire à ladite extrémité du fil électrique, à partir du contact mécanique de la partie terminale contre la gaine isolante du fil et au travers de celle-ci, ledit pontage reliant au moins deux fils insérés dans au moins deux évidements. La description qui suit expose une application non limitative de l'invention pour la connexion des appareils électriques divers à un bus électrique. Il s'agit de connecter un appareil à une ligne électrique. Il s'agit donc de brancher le câble venant de l'appareil au câble constituant le bus électrique. Pour la plupart des connexions à réaliser, le bus électrique franchit la connexion car il y a d'autres appareils électriques en amont et en aval du point de connexion. C'est pourquoi on décrit des connecteurs permettant la connexion d'au moins trois câbles électriques ayant chacun au moins deux fils électriques, et comportant au moins deux pontages puisqu'il y a deux chemins électriques en parallèle. Chaque pontage est pourvu d'au moins trois parties terminales pour connecter un fil de chacun des câbles. L'invention sera mieux comprise par la consultation de la suite de la description qui illustre deux modes de réalisation de l'invention avec les dessins annexés. La figure 1 est une vue éclatée et partielle du connecteur selon la première variante de réalisation, schématisant les câbles électriques prêts à être connectés. La figure 2 est un détail illustrant la connexion électrique au moyen de ce premier connecteur. La figure 3 montre le connecteur électrique de cette première variante après réalisation de la connexion électrique. La figure 4 est une vue éclatée du connecteur électrique de la première variante, montrant les organes complémentaires. La figure 5 illustre le connecteur électrique de la première variante dans une phase finale du montage. La figure 6 est une vue partielle d'une deuxième variante d'un connecteur électrique selon la présente invention. La figure 7 illustre une phase du montage d'un connecteur électrique selon la deuxième variante. La figure 8 est un détail illustrant la connexion électrique dans la deuxième variante. L'invention est donc illustrée dans son application à la connexion de câbles électriques comportant deux fils électriques ayant chacun une âme conductrice de l'électricité, entourée d'une gaine électriquement isolante. L'âme conductrice est réalisée par plusieurs brins réalisés dans un matériau conducteur tel que du cuivre. II s'agit de câbles électriques très courants notamment pour réaliser les faisceaux électriques de véhicules automobiles ou de machines électrotechniques. Cependant, l'invention n'est pas limitée à la connexion électrique de tels câbles électriques, notamment n'est pas limitée à la connexion de câbles ayant deux conducteurs électriques. A la figure 1, on voit un bloc électriquement isolant 11, constituant la structure porteuse du connecteur électrique selon l'invention. La rigidité mécanique du connecteur électrique provient essentiellement de ce bloc isolant. C'est ce bloc isolant qui va supporter mécaniquement et immobiliser à la fois les organes assurant la connexion électrique proprement dite et les câbles électriques. Le bloc isolant comporte des évidements 14 destinés chacun à recevoir un fil électrique comportant l'âme conductrice et la gaine isolante. L'évidement 14 comprend notamment un logement 140 de dimensions suffisantes pour recevoir le fil électrique non dénudé. Le bloc 11 comporte autant de logements 140 qu'il y a de fils électriques, c'est-à-dire six dans l'exemple d'utilisation à la connexion de trois câbles électriques à deux fils conducteurs chacun. Quatre de ces logements 140 sont aménagés sur l'une des faces latérales du bloc isolant 11 et deux de ces logements 140 sont aménagés sur la face latérale opposée. De chaque côté du bloc isolant 11, une rainure 15 traverse le bloc et croise les logements 140 disposés sur l'un des côtés du bloc isolant. On voit également trois câbles électriques 31, 32 et 33. Chacun de ces câbles électriques comporte deux fils conducteurs notés respectivement par la référence (L) et (H) ajoutée à la référence du câble électrique. Puisqu'il s'agit d'assurer la connexion électrique entre des câbles à deux conducteurs, le connecteur comporte deux pontages électriques 12L et 12H. Chacun des pontages 12L et 12H (voir le pontage 12 à la figure 2) est une pièce destinée à être rapportée sur le bloc isolant 11. Cette pièce comporte une âme centrale 120 réalisée par exemple au moyen d'une bande ou d'un feuillard d'une matière métallique conductrice de l'électricité. L'âme centrale 120 est sensiblement plane. Ladite âme centrale 120 est prolongée latéralement par les parties terminales 121, elles-mêmes sensiblement planes et arrangées approximativement à l'équerre par rapport à l'âme centrale 120. Chacune des ces parties terminales 121 comporte une fente 122 à bords d'attaque arrondis, calibrée en fonction de la taille des âmes conductrices des câbles électriques qu'il faut connecter. La partie terminale 121 est destinée à être montée à califourchon sur le fil, celui-ci étant inséré entre les bords arrondis et enfoncé dans la fente 122 (voir figure 2). On a vu que l'évidement 14 comprend un logement 140 destiné à recevoir le fil électrique non dénudé. Afin de recevoir la partie terminale 121, l'évidement comprend aussi une chambre 150 croisant le logement 140. Le volume de la chambre 150 est adapté pour permettre un enfoncement suffisant d'une partie terminale l21. Dans le mode de réalisation illustré, de chaque côté dudit bloc électriquement isolant 11, une rainure 15 contient en fait plusieurs chambres 150. Notons que chacun des logements 140 est plus profond que la distance comprise entre la paroi la plus éloignée de la rainure 15 et la face extérieure du bloc isolant. Chacune des chambres 150 (ou rainures 15) croise chacun des logements 140, ce qui permet d'insérer le fil électrique plus loin que la rainure 15. La connexion électrique est réalisée de la manière suivante. On prépare d'abord chacun des câbles électriques comme il est d'usage pour réaliser des connexions électriques. Cela consiste à débarrasser la tête du câble électrique de la gaine isolante extérieure et éventuellement du blindage si le câble électrique en comporte un. On se retrouve donc avec des câbles électriques dont l'extrémité laisse apparaître librement les fils électriques. Ceux-ci ne seront pas dénudés. La première étape de la connexion électrique consiste à insérer chacun des fils électriques de chaque câble dans les logements 140 dont est pourvu le bloc isolant 11. Les extrémités des fils sont insérées dans les évidements 14 par les logements 140 jusqu'au-delà de la rainure 15, afin de bien maintenir le fil lors de la connexion électrique ultérieure. Plus précisément, on insère le fil 31L et le fil 31H du câble 31 dans les évidements respectivement notés (L) et (H) d'un côté du bloc isolant (côté non visible sur la figure 1), puis on insère les fils 32L et 32H du câble 32 dans des évidements 14 notés (L) et (H) sur l'autre des côtés du bloc isolant, et ainsi de suite. L'étape suivante de la connexion électrique consiste à monter le premier des pontages électriques 12L. Celui-ci est présenté par-dessus le bloc isolant 11 de façon à ce que ses parties terminales 121 soient en regard des rainures 15. Par ailleurs, les parties terminales 121 sont positionnées avec chaque fente 122 à cheval par-dessus l'un des fils électriques de chacun des câbles électriques à connecter en parallèle, à savoir les fils électriques notés (L). On enfonce ce premier pontage 12L dans le sens de la flèche F (figure 1). Ce faisant, les parties terminales 121 pénètrent sur chacun des fils électriques, comme illustré à la figure 2. L'isolant des fils électriques est rompu par les bords des fentes 122 desdites parties terminales, de sorte que le matériau du pontage 12L entre en contact avec l'âme électrique (A) de chacun des fils électriques. On remarque que l'on a inséré les fils dans les évidements du bloc isolant parallèlement à une première direction, puis que l'enfoncement du pontage provoque un déplacement relatif entre extrémité de fil et partie terminale parallèlement à une deuxième direction qui est sensiblement perpendiculaire à la première. Cette opération étant réalisée, chacune des parties terminales du pontage 12L immobilise fermement l'un des fils électriques de chaque câble dont il faut assurer la connexion électrique en parallèle. Au cours de cette étape d'insertion du pontage, on réalise à la fois le blocage du fil électrique sur le bloc isolant, donc la bonne tenue mécanique du fil électrique sur le bloc isolant, ainsi que la connexion électrique de trois fils en parallèle. L'étape suivante consiste à superposer sur le premier pontage 12L un intercalaire électriquement isolant 16 (voir figures 1 et 3). Ensuite, on insère un deuxième pontage 12H d'une manière semblable à ce qui a été fait pour le premier pontage 12L, mais de façon à ce que chacune de ses parties terminales 121 chevauche le second fil conducteur de chacun des câbles électriques. On notera que les parties terminales 121 d'un pontage (par exemple le pontage 12L) sont donc disposées en quinconce par rapport aux parties terminales 121 des autres pontages (ici le pontage 12H). Les pontages sont tous superposés du même côté du bloc isolant, un intercalaire électriquement isolant 16 séparant deux pontages 12L, 12H superposés. On se trouve alors dans la configuration de la figure 3, où l'on voit que chacun des trois câbles électriques est maintenant parfaitement relié au bloc isolant, à la fois mécaniquement et électriquement par deux voles de connexions électriques parallèles. L'étape suivante consiste à parfaire la retenue des câbles par rapport au bloc isolant et à réaliser une protection d'étanchéité de la connexion. On utilise un boîtier 17 (figure 4) comportant essentiellement deux coquilles 171 et 172. Chacune de ces coquilles comporte une lèvre 173 et respectivement 174. Les lèvres 173, 174 vont être superposées par la mise en contact des deux coquilles 171 et 172 l'une sur l'autre. Au moins une des coquilles (ici, les deux) comporte autant d'empreintes 175, 176 qu'il y a de câbles. Il y a dans l'exemple de réalisation décrit ici trois empreintes 175 et respectivement 176, ayant l'allure de demi-cylindres, qui vont permettre de loger les têtes de câbles. Par ailleurs, les coquilles du boîtier et/ou le bloc isolant 11 comportent) des tétons ou ergots de blocage (non représentés), de façon à pouvoir immobiliser les deux coquilles du boîtier entre elles et par rapport au bloc isolant lors de leur montage. Les deux coquilles 171 et 172 sont rapprochées entre elles et autour du bloc isolant 11 jusqu'à ce qu'elles soient immobilisées l'une par rapport à l'autre, par exemple par encliquetage (non représenté). La phase finale du montage consiste à faire glisser les capuchons d'étanchéité 18 (figure 5) qui auront été au préalable enfilés sur chacun des câbles. Pour recevoir ces capuchons 18, les empreintes 175, 176 se terminent du côté extérieur du boîtier par des collerettes 177 sur lesquelles on monte les capuchons 18 de façon à parfaire la fermeture du boîtier. Notons que le blocage en position de fermeture du boîtier peut aussi simplement provenir du montage de tels capuchons. Enfin, notons qu'au lieu d'un boîtier à deux coquilles, on peut utiliser un capot unique recouvrant le bloc du côté des pontages, le bloc restant apparent du côté opposé. La variante de réalisation illustrée aux figures 6, 7 et 8 se distingue essentiellement en ce que les pontages électriques sont noyés dans le bloc isolant et en ce que l'on utilise un connecteur indépendant entrant en contact simultanément avec l'ensemble des fils électriques. Les autres aspects de l'invention peuvent être similaires à ce qui a été décrit pour le premier mode de réalisation. Ce deuxième exemple introduit le concept de presseur indépendant du ou desdits pontages, pour provoquer ledit déplacement relatif afin de créer ladite connexion électrique entre chacune desdites extrémités de fil électrique et ladite partie terminale du pontage électrique. Dans une variante très avantageuse parce qu'elle diminue le nombre total de pièces du connecteur, ledit presseur est un organe de connexion unique, réalisé en matériau électriquement isolant. Cet organe de connexion unique pourrait bien entendu assurer la connexion de deux fils conducteurs pour créer une seule ligne électrique, mais il convient aussi, comme dans l'exemple précédent, pour une application au raccordement d'appareils électriques à un bus électrique. Ledit organe de connexion unique permet donc aussi la connexion d'au moins trois câbles électriques ayant chacun au moins deux fils électriques parallèles. On voit plus spécialement à la figure 6 que le bloc isolant 21 comporte autant d'évidements 24 indépendants les uns des autres qu'il y a de fils électriques dans les câbles dont il faut assurer la connexion. Chacun des évidements 24 débouche sur deux faces contiguës 211, 212 dudit bloc isolant 21 et s'étend jusqu'à des surfaces de fond 241, 242 opposées respectivement à chacune desdites faces contiguës du bloc. Grâce à un écorché partiel, on voit que, sur l'une 241 desdites surfaces de fond (en fait, sur une pour chacun des évidements 24) apparaissent deux picots 222 (en fait, un seul pourrait suffire mais deux picots assurent à la fois une meilleure connexion électrique et une meilleure tenue mécanique) réalisés en une matière conductrice de l'électricité, et qui affleurent sur une ladite surface de fond. C'est dans ce mode de réalisation la partie terminale 221 d'un pontage 22L. Bien entendu, deux pontages électriques sont noyés dans le bloc isolant 21 et sont isolés l'un de l'autre de façon à assurer une première connexion électrique entre trois des six évidements et une autre connexion électrique entre les trois autres. A la figure 7, on voit un organe de connexion unique 26 en matériau non conducteur de l'électricité, comportant un support central 261 auquel se rattachent autant de doigts 262 parallèles qu'il y a d'évidements, c'est à dire qu'il y a de connexions électriques à assurer. Chacun des doigts 262 s'élève perpendiculairement audit support central 261. L'organe de connexion 26 est conformé pour que ses doigts puissent être insérés dans chacun des évidements 24. La connexion électrique est réalisée de la façon suivante. On commence d'abord par positionner les câbles électriques à l'intérieur des évidements de la façon illustrée à la figure 7. A ce stade, chacun des fils électriques est posé sur au moins un picot 222. Ensuite, on présente l'organe de connexion électrique 261 par-dessus le bloc isolant 21 et on insère chacun de ces doigts 262 dans les évidements 24. C'est grâce à l'organe de connexion unique 26 que l'on va provoquer le déplacement relatif entre l'extrémité du fil électrique et la partie terminale du pontage, selon une direction sensiblement perpendiculaire à ladite extrémité du fil électrique. Le déplacement relatif intervient à partir du contact mécanique de la partie terminale 221 par son picot 222 contre la gaine isolante du fil (G). On exerce une pression suffisante pour que les picots 222 puissent rompre la gaine isolante (G) et entrer en contact avec l'âme conductrice (A) de chacun des fils électriques, le déplacement relatif se poursuivant au travers de la gaine isolante (G). A la figure 8, un écorché dans le fil électrique au niveau du picot 222 illustre l'établissement de la connexion électrique. La phase finale de la connexion électrique consiste à monter un boîtier du genre de celui illustré dans le premier mode de réalisation. En variante, on pourrait aussi utiliser un ou des pontages comme celui-ci décrit avec le premier exemple, noyé cette fois dans un bloc électriquement isolant, en association avec un presseur indépendant réalisé en matériau électriquement isolant. Dans le cas de connexion de câbles électriques blindés, l'immunité aux parasites peut être assurée en prévoyant que les coquilles du boîtier électrique sont réalisées dans une matière conductrice, par exemple un boîtier thermoplastique rendu conducteur par des charges appropriées afin de réaliser une connexion électrique entre tous les blindages. Dans ce cas, après montage des câbles électriques et connexion des fils électriques entre eux par les pontages, il convient de monter le blindage électrique par-dessus les collerettes des coquilles du boîtier. Le connecteur proposé par la présente invention se prête à une réalisation à très bas prix en grande série, par exemple par injection de matière thermoplastique pour le bloc isolant ainsi que pour l'isolant intermédiaire 16 et pour les coquilles du boîtier, et par matriçage pour les pontages. Il se prête à un montage rapide sur les chaînes de construction des machines ou des véhicules. Il ne nécessite aucune soudure ou aucun serrage de vis. Par le choix de matériaux appropriés et par le choix de cotes de réalisation correctes, l'homme du métier comprend que ce connecteur convient pour assurer une bonne tenue mécanique à la fois de la connexion électrique et des câbles qui sont reliés par ce connecteur. En outre, ce connecteur ne nécessite que quelques gestes simples pour assurer la connexion électrique lors du montage. REVENDICATIONS 1. Connecteur pour fils électriques ayant une âme conductrice de l'électricité (A) entourée d'une gaine électriquement isolante (G), ledit connecteur comportant un bloc électriquement isolant (11, 21) pourvu d'au moins deux évidements (14, 24) séparés destinés à accueillir chacun l'extrémité non dénudée d'un fil électrique que l'on insère dans ledit évidement, ledit connecteur comportant au moins un pontage électriquement conducteur ayant autant de parties terminales (121, 221) que de fils électriques à connecter, chacune des parties terminales étant conformée pour rompre ladite gaine isolante (G) puis entrer en contact électrique avec ladite âme conductrice (A) lorsqu'on provoque un déplacement relatif entre ladite extrémité du fil électrique et ladite partie terminale, selon une direction sensiblement perpendiculaire à ladite extrémité du fil électrique, à partir du contact mécanique de la partie terminale (l21, 221) contre la gaine isolante du fil (G) et au travers de celle-ci, ledit pontage reliant au moins deux fils insérés dans au moins deux évidements (14, 24). 2. Connecteur selon la revendication 1, permettant la connexion d'au moins trois câbles électriques (31, 32, 33) ayant chacun au moins deux fils électriques (311, 31h, 321, 32h, 331, 33h), et comportant au moins deux pontages (12L, 12H, 22L, 22H) ayant chacun au moins trois parties terminales (121, 221), pour connecter un fil de chacun des câbles. 3. Connecteur selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel chacun des évidements (14) comprend un logement (140) accueillant et supportant un fil électrique, chacun des pontages (12L, 12H) étant une pièce rapportée sur ledit bloc isolant (11) et que l'on insère sur ledit bloc isolant (11) après engagement des fils dans leur logement (140), en provoquant ainsi ledit déplacement relatif entre ladite extrémité du fil électrique et partie terminale, chacun des pontages (12L, 12H) étant constitué essentiellement par une bande métallique comportant une âme centrale (120) sensiblement plane, prolongée latéralement par lesdites parties terminales (121), lesdites parties terminales (121) étant elles aussi sensiblement planes et pliées approximativement perpendiculairement par rapport à l'âme centrale (120), lesdites parties terminales (121) ayant chacune une fente (122) calibrée en fonction de ladite âme (A) conductrice du fil, et dans lequel chacun des évidements (14) comprend en outre une chambre (150) croisant ledit logement (140), ladite chambre (150) recevant une partie terminale (12l) d'un pontage. 4. Connecteur selon la revendication 3, dans lequel une rainure (15) reliant les chambres (150) croise tous les logements (140) disposés du même côté dudit bloc isolant (11), dans lequel les parties terminales (121) d'un pontage (12L) sont en quinconce par rapport aux parties terminales (121) des autres pontages (12H), et dans lequel les pontages (12L, 12H) sont tous superposés l'un sur l'autre du même côté du bloc isolant (11), un intercalaire (16) isolant électriquement séparant deux pontages superposés (12L, 12H). 5. Connecteur selon l'une des revendications 3 ou 4, comportant un boîtier (17) ayant deux coquilles (171, 172) complémentaires verrouillables l'une sur l'autre, les lèvres (173, 174) d'au moins une desdites coquilles (l71, 172) comportant des empreintes (175, 176) pour laisser passer lesdits fils, lesdites coquilles enveloppant ledit bloc et lesdits pontages. 6. Connecteur selon la revendication 5, dans lequel lesdites empreintes se terminent du côté extérieur du boîtier par une collerette (177), et comportant des capuchons (18) d'étanchéité destinés à être enfilés sur chacun des fils ou câbles et positionnés sur lesdites collerettes. 7. Connecteur selon l'une des revendications 1 ou 2, comportant un presseur indépendant du ou desdits pontages, pour provoquer ledit déplacement relatif afin de créer ladite connexion électrique entre chacune desdites extrémités de fil électrique et ladite partie terminale du pontage électrique. 8. Connecteur selon la revendication 7, permettant la connexion d'au moins trois câbles électriques ayant chacun au moins deux fils électriques, dans lequel ledit presseur est un organe de connexion unique réalisé en matériau électriquement isolant. 9. Connecteur selon l'une des revendications 7 ou 8, dans lequel chacun des évidements (24) débouche sur deux faces contiguës (211, 212) dudit bloc et s'étend jusqu'à des surfaces de fond (241, 242) opposées respectivement à chacune desdites faces contiguës du bloc, et dans lequel chacun des pontages (22L, 22H) est noyé dans ledit bloc isolant (21) et chaque partie terminale (221) laisse affleurer au moins un picot (222) sur une (241) desdites surfaces de fond. 10. Connecteur selon la revendication 9, comportant un organe de connexion unique (26) en matériau non conducteur de l'électricité, par l'intermédiaire duquel on provoque ledit déplacement relatif, l'organe de connexion (26) étant constitué essentiellement par un support central (261), auquel se rattachent autant de doigts (262) parallèles qu'il y a d'évidements, lesdits doigts (262) s'élevant perpendiculairement audit support central (261), l'organe de connexion (26) étant conformé pour que ses doigts soient insérés dans chacun des évidements (24) après engagement desdites extrémités de fils dans les évidements en regard des picots (222), de sorte que les doigts (262) enfoncent lesdites extrémités de fil sur les picots (222). 11. Connecteur selon l'une des revendications 1 à 10, permettant la connexion de fils électriques de type ayant une âme (A) conductrice constituée essentiellement d'un ensemble de brins conducteurs.