Brevet FR2848348A1 — publié le 20040611

i Domaine de l'invention La présente invention concerne une installation pour passer un élément de contact électrique à travers une paroi isolante électrique, l'élément de contact électrique traversant la paroi isolante de façon étan5 che au gaz dans un canal de contact. L'invention concerne également un procédé de réalisation d'une installation pour le passage d'un élément de contact électrique dans une paroi isolante, selon lequel l'élément de contact électrique traverse de manière étanche au gaz la paroi isolante électrique dans un canal de 10 contact. Etat de la technique On connaît déjà un ensemble permettant de faire passer des éléments de contact électriques selon le document DE-198 52 730-C2 avec un élément de contact électrique traversant une paroi isolante élec15 trique et dont l'interface entre l'élément de contact électrique et la paroi isolante électrique est rendu étanche par une masse coulée. L'inconvénient est que l'étanchéité réalisée avec une masse coulée est très compliquée et coteuse. C'est pourquoi on connaît des installations dans lesquelles 20 les éléments de contacts électriques sont rendus étanches par des joints en élastomère par exemple des joints d'étanchéité. L'inconvénient de cette solution est également d'être compliquée et coteuse. Il est également connu d'enrober par injection les éléments de contacts électriques en utilisant une matière isolante pour réaliser un 25 passage étanche aux gaz ou aux liquides. Mais l'inconvénient est que l'étanchéité à l'interface entre l'élément de contact électrique et la paroi isolante électrique est souvent insuffisante du fait des variations de température et du vieillissement de la paroi isolante électrique et ne peut être maintenue de manière permanente. Exposé de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet une installation du type défini cidessus, caractérisée en ce qu'avant l'introduction de l'élément de contact dans le canal de contact, la section du canal de contact est inférieure à la section 35 de l'élément de contact électrique, d'un recouvrement prédéterminé. L'invention concerne également un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le canal de contact est réalisé avec une section inférieure d'un recouvrement prédéterminé à la section de l'élément de contact électrique, et l'élément de contact électrique est engagé de force dans le canal de contact et déforme ainsi la matière entourant le canal de contact par une déformation élastique et une déformation plastique. L'installation et le procédé selon l'invention ont l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique de permettre d'améliorer l'étanchéité à l'interface entre l'élément de contact électrique et la paroi isolante électrique en réalisant un ajustage pressé entre l'élément de contact électrique et un canal de contact prévu dans la paroi isolante. L'ajustage pressé prévoit 10 que la section du canal de contact, dans la zone d'étanchéité de l'élément de contact électrique soit inférieure de façon constante, d'une valeur de recouvrement sur toute la périphérie du canal de contact par rapport à la section de l'élément de contact électrique. De cette manière on réalise l'étanchéité du dispositif par la simple coopération de l'élément de contact 15 électrique et du canal de contact. Cela rend superflus les moyens d'étanchéité supplémentaires. Si le canal de contact est fabriqué avec une section inférieure à la section de l'élément de contact électrique, selon un recouvrement prédéterminé, l'élément de contact électrique est enfoncé de force 20 dans ce canal de contact pour que la paroi isolante électrique qui entoure extérieurement le canal de contact se déforme à la fois de manière élastique et de manière plastique. On réalise ainsi un effet d'étanchéité insensible aux variations de température et au vieillissement. Il est avantageux que le recouvrement soit de 0,1 mm +/25 0,05 mm car ce recouvrement important crée une compression d'assemblage importante à l'interface entre l'élément de contact électrique et la paroi isolante électrique qui déforme également le canal de contact par une déformation plastique. La déformation plastique compense les déviations produites par les tolérances de fabrication avec le recouvrement 30 prévu ce qui permet une étanchéité particulièrement efficace au niveau de l'interface entre l'élément de contact électrique et la paroi isolante électrique. Il est en outre avantageux que l'élément de contact électrique possède une section rectangulaire car ainsi l'élément de contact se 35 fabrique d'une manière particulièrement économique. Si l'élément de contact électrique possède une section ronde, un tel élément de contact se réalise avec de faibles tolérances de fabrication. Il est avantageux que l'élément de contact électrique soit fabriqué par emboutissage ce qui permet une réalisation économique en grande série. Sur le côté de l'élément de contact on aura des arêtes arrondies pour l'élément de contact électrique, effet que l'on appelle également retrait d'arête. Il est très avantageux que le canal de contact rectangulaire possède des arêtes arrondies, dont deux arêtes du canal ont un rayon correspondant au recouvrement et deux autres arêtes du canal ont un rayon correspondant au rayon du retrait d'arête augmenté du recouvrement. On 10 réalise de cette manière une compression de surface constante sur toute la périphérie de l'élément de contact électrique. Si le canal de contact n'avait pas d'arête de canal arrondie, la compression de la surface serait arrêtée au niveau des arêtes du canal et ne permettrait plus d'obtenir l'étanchéité. Il est très avantageux que le canal de contact diminue suivant une forme conique dans la direction d'assemblage car ainsi cela simplifie l'engagement de l'élément de contact électrique dans le canal de contact. De plus un tel canal de contact conique se fabrique plus facilement grâce à une meilleure possibilité de démoulage. Il est avantageux que l'élément de contact électrique comporte des crochets de retenue qui permettent de recevoir les efforts exercés de l'extérieur sur l'élément de contact électrique dans la direction opposée à la direction d'assemblage si bien que l'assemblage pressé ne sera pratiquement pas diminué par des efforts extérieurs. Il est très avantageux que la paroi isolante du canal de contact soit fabriquée en matière plastique car cette solution est économique et donne d'excellentes propriétés. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 30 détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés de manière schématique dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure i est une coupe d'une vue d'une installation selon l'invention pour faire passer un élément de contact électrique à travers une paroi isolante électrique; la figure 2 est une coupe d'une autre vue de l'installation selon l'invention; - la figure 3 est une vue de l'élément de contact électrique; - la figure 4 est une coupe d'une vue de l'élément de contact électrique suivant la ligne IV-IV de la figure 3; - la figure 5 est une vue d'un canal de contact réalisé dans la paroi; - la figure 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 5; 5 - la figure 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 5. Description d'un mode de réalisation La figure 1 montre une installation selon l'invention pour le passage d'un élément de contact électrique à travers une paroi isolée électriquement. L'installation sert par exemple à relier un consommateur 10 électrique 2 installé dans un boîtier 1 avec une source de courant électrique 3 à l'extérieur du boîtier 1. Le boîtier 1 est séparé au moins partiellement de façon étanche aux gaz ou aux liquides, par rapport à l'environnement. Le consommateur électrique est par exemple un moteur électrique, un électroaimant ou un appareil de commande électronique. L'installation selon l'invention se compose d'un élément de contact électrique 5 et d'une paroi isolante électrique 6 munie d'un canal de contact 7 pour faire passer l'élément de contact électrique 5 à travers la paroi isolante 6. Le boîtier 1 est par exemple formé de plusieurs parties et la paroi isolante électrique 6 est par exemple la paroi d'un couvercle du 20 boîtier 1. Le canal de contact 7 traverse la paroi 6 du boîtier 1. Cela permet d'enfoncer l'élément de contact électrique 5 dans le canal de contact 7, dans la direction 4 allant de l'extérieur vers l'intérieur du boîtier 1 pour que l'élément de contact électrique 5 déborde de la paroi 6 et pénètre en partie dans le boîtier 1. L'élément de contact électrique 5 est en une matière électroconductrice par exemple en métal. La paroi isolante électrique 6 est en une matière non conductrice par exemple en matière plastique. Le boîtier 1 avec sa paroi isolante 6 est par exemple réalisé par injection. L'élément de contact électrique 5 comporte par exemple à 30 ses deux extrémités chaque fois une zone de contact à savoir une première zone de contact 8 et une seconde zone de contact 9. La première zone de contact 8 et la seconde zone de contact 9 peuvent par exemple recevoir des contacts électriques par enfichage. La première zone de contact 8 se trouve par exemple en dehors du boîtier 1 et est reliée par l'intermédiaire 35 d'une première ligne électrique 12 à la source de courant électrique 3; la seconde zone de contact 9 est par exemple prévue à l'intérieur du boîtier 1 et elle est mise en contact par une seconde ligne électrique 13 avec le consommateur électrique 2. La section de l'élément de contact électrique 5 est par exemple rectangulaire; elle peut également être carrée ou polygonale ou ronde. La section de la première zone de contact 8 va en diminuant vers la première zone d'extrémité 10 pour l'enfichage; elle diminue de manière s continue sur toute sa périphérie en direction de l'extrémité de l'élément de contact 5 tourné vers la source de courant 3. La section de la seconde zone de contact 9 va également en diminuant dans une seconde zone d'engagement 11, suivant une diminution continue sur toute la périphérie en direction de l'extrémité de l'élément de contact électrique 5 tourné vers 10 le consommateur électrique 2. A l'extérieur de la première zone d'enfichage 10, la section de la première zone de contact 8 est constante dans le premier segment droit 15. A l'extérieur de la seconde zone d'enfichage 11, la section de la seconde zone de contact 9 est également constante dans la seconde sec15 tion droite 16. Le premier segment droit 15 de la première zone de contact 8 se poursuit du côté opposé à celui de la source de courant électrique 3 par un épaulement 14 en forme de gradin dont le côté opposé à celui de la source de courant électrique 3 est appliqué contre la paroi isolante 6 du 20 boîtier 1. La section de l'épaulement 14 en forme de gradin est constante dans la direction d'assemblage 4. Cette section est plus grande que la section de la première zone de contact 8. Le second segment droit 16 de la seconde zone de contact 9 se poursuit en direction de la première zone de contact 8 par une zone 25 d'étanchéité 19. A la suite de la zone d'étanchéité 19, en direction de la première zone de contact 8, on a une zone rétrécie 20 elle-même reliée à l'épaulement 14 du côté tourné vers la première zone de contact 8. La section de la zone rétrécie 20 est constante sur sa longueur; cette section est toutefois inférieure à celle de la zone d'étanchéité 19 du côté tourné 30 vers la zone rétrécie 20; cette section est également inférieure à la section de l'épaulement 14. Ainsi au passage entre la zone d'étanchéité 19 et la zone rétrécie 20 ainsi qu'au passage entre la zone rétrécie 20 et l'épaulement 14 on a chaque fois un décrochement étagé. La section de la zone d'étanchéité 19 de l'élément de contact 35 électrique peut diminuer de façon continue en direction de la seconde zone de contact 9 en partant par exemple du côté tourné vers la zone de rétrécissement 20. La section du canal de contact 7 a la forme de la section de l'élément de contact électrique 5; cette section est rectangulaire comme par exemple la section de l'élément de contact électrique 5. Le canal de contact 7 a par exemple quatre arêtes 27 et quatre côtés 28 (figure 5). Le 5 canal de contact 7 va en diminuant par exemple dans la direction d'assemblage 8 pour faciliter l'enfoncement de l'élément de contact électrique 5 dans le canal de contact 7 et d'éviter que l'élément de contact électrique 5 ne se plie lorsqu'on l'enfonce. Le rétrécissement de l'élément de contact électrique 5 et/ou 10 du canal de contact 7 permet d'avoir une zone d'étanchéité 19 particulièrement courte pour l'élément de contact électrique 5 dans la direction axiale ou direction d'assemblage 4. La zone dans laquelle on a un ajustage pressé est ainsi limitée à une zone très petite et peut ainsi se fabriquer plus facilement en respectant les tolérances requises. De plus le rétrécis15 sement de l'élément de contact électrique 5 et/ou du canal de contact 7 permet d'avoir une pression surfacique particulièrement élevée dans la zone d'étanchéité 19 assurant un bon effet d'étanchéité. La section du canal de contact 7 est plus petite de façon constante que la section de l'élément de contact électrique 5 pour un re20 couvrement déterminé sur la périphérie du canal de contact 7. Le recouvrement doit être d'au moins 0,02 mm et il est par exemple égal 0,1 mm +/- 0,05 mm. Le recouvrement peut également être supérieur à 0,1 mm +/- 0,05 mm c'est-àdire 0,15 mm; toutefois il peut également dépendre de la matière et de l'épaisseur de la paroi 6 pour éviter que ne se forme 25 accidentellement une fissure dans le canal de contact 7. L'installation selon l'invention s'effectue en glissant l'élément de contact électrique 5 avec la seconde zone d'enfilage 11 dans la seconde zone de contact 9 en étant pressé d'abord de l'extérieur du boîtier 1 dans le canal de contact 7 de la paroi 6 du boîtier 1 jusqu'à ce que 30 l'épaulement 14 en forme de gradin arrive en appui par son côté opposé à celui de la source de courant électrique 3 contre le côté de la paroi isolante 6 du boîtier 1 tournée vers la source de courant électrique 3. L'épaulement en forme de gradin 14 sert de butée pour définir la position de l'élément de contact électrique 5 dans le canal de contact 7. Comme la section du ca35 nal de contact 7 est inférieure du recouvrement prédéterminé par rapport à la section de l'élément de contact électrique 5, par cette opération d'assemblage forcé on aura un ajustage pressé entre la zone d'étanchéité 19 de l'élément de contact électrique 5 et le canal de contact 7. Comme l'élément de contact 5 est enfoncé il élargit le canal de contact 7 en partie de manière élastique et en partie de manière plastique de la dimension du recouvrement de sorte que la section du canal de contact 7 correspond au moins sensiblement à la dimension de la section 5 de l'élément de contact électrique 5 dans la zone d'étanchéité 19. En élargissant le canal de contact 7, la paroi 6 exerce une pression sur l'élément de contact électrique 5. Cette pression constitue une pression dite d'assemblage exercée sur la surface de la zone d'étanchéité 19 de l'élément de contact électrique 5. Lorsqu'on enfonce l'élément de contact électrique 5, on lisse les rugosités du canal de contact 7 de sorte que le recouvrement initial diminue par l'assemblage. Ce recouvrement peut également être diminué par les variations de température et les phénomènes de vieillissement. Si par exemple la section du canal de contact 7 est élargie plus fortement par 15 l'élévation de température que la section de l'élément de contact électrique 5, le recouvrement diminuera. Le recouvrement doit dans ces conditions être suffisamment important pour que le recouvrement qui subsiste assure toujours une pression d'assemblage suffisante et ainsi une étanchéité fiable. Pour arriver à une étanchéité fiable il faut avoir un recouvrement dans la zone d'étanchéité sur toute la périphérie. Pour cela les deux éléments participant à l'assemblage c'est-à-dire à la fois le canal de contact 7 et l'élément de contact électrique 5 doivent être fabriqués avec des tolérances de fabrication déterminées. Les différences dimensionnelles 25 et les différences de forme peuvent faire qu'à certains endroits de la zone d'étanchéité 19 il n'y a plus de recouvrement. Pour éviter à tout prix une telle situation, il faut choisir un recouvrement suffisamment important pour que le canal de contact 7 soit en partie déformé plastiquement; de cette manière on élimine ou on diminue les déviations dimensionnelles et 30 les déviations de forme. Le recouvrement doit toutefois ne pas être tellement important qu'il provoque la formation de fissures dans le canal de contact 7 car l'étanchéité disparaîtrait. Après l'assemblage, seule la zone d'étanchéité 19 et la zone de rétrécissement 20 se trouvent le canal de contact 7. Dans la zone 35 d'étanchéité 19, l'élément de contact électrique 5 touche le canal de contact 7 sur toute la périphérie. Le montage est rendu étanche au gaz par le contact continu sur toute la périphérie de l'élément de contact électrique 5 dans la zone d'étanchéité 19 entre l'élément de contact électrique 5 et le canal de contact 7. Ni liquides ni gaz ne peuvent passer entre la paroi 6 et l'élément de contact 5 à travers le canal de contact 7. L'extrémité de la zone d'étanchéité 19 du côté de la zone rétrécie 20 et la conicité de la zone d'étanchéité 19 forment des crochets 5 de retenue 22 sur le côté tourné vers la zone rétrécie 20. Les crochets de retenue 22 ont chacun une pointe 23. Lorsqu'on enfonce l'élément de contact 5, les crochets de retenue 22 s'enfoncent avec leur pointe 23 transversalement à la direction d'assemblage 4 dans la paroi du canal de contact 7 de sorte qu'il faut exercer une force importante dans la direction 10 opposée à la direction d'assemblage 4 pour extraire de nouveau l'élément de contact électrique 5 du canal de contact 7. Les crochets 22 servent ainsi à bloquer l'élément de contact électrique 5 axialement dans la direction d'assemblage 4 pour qu'après l'enfoncement axial, les forces agissant dans la direction de l'élément de contact électrique 5 ne diminuent pas la pres15 sion d'assemblage de l'ajustage forcé et ne risquent pas de détériorer l'étanchéité du montage. Mais il est également possible de réaliser la zone d'étanchéité 19 sans crochet 22 et de prévoir uniquement un ajustage pressé avec recouvrement dans la zone d'étanchéité 19. Si la section de l'élément de contact électrique 5 est par 20 exemple rectangulaire, l'élément de contact 5 aura par exemple deux crochets de retenue 22 sur les arêtes des petits côtés. Mais il est également possible d'avoir plus de deux crochets de retenue. L'épaisseur 21 de la paroi 6 du boîtier 1 est par exemple augmentée dans la zone du canal de contact 7 en donnant au canal 7 la 25 longueur nécessaire pour avoir une étanchéité suffisante. La figure 2 montre en coupe une autre vue de l'installation selon l'invention. Les éléments identiques ou analogues à ceux de l'installation de la figure 1 portent à la figure 2 les mêmes références. La figure 1 est une vue d'un grand côté et la figure 2 une vue d'un petit côté 30 d'un élément de contact 5 de section rectangulaire. La figure 3 est une vue de l'élément de contact électrique 5. Les éléments identiques ou analogues à ceux de l'installation des figures 1 et 2 portent les mêmes références à la figure 3. La zone d'étanchéité 19 de l'élément de contact électrique 5 35 va en diminuant par exemple selon un premier angle de rétrécissement 24. La figure 4 est une vue en coupe de l'élément de contact électrique 5 coupé le long de la ligne IV-IV à la figure 3; les éléments analogues ou identiques à ceux des figures 1 à 3 portent les mêmes références à la figure 4. L'élément de contact électrique 5 se fabrique de manière économique par emboutissage dans une tôle. Il est connu de manière gé5 nérale que l'emboutissage donne des défauts de forme comme par exemple des retraits d'arêtes ou des amorces de fissures. Un retrait d'arête est une réalisation avec des arêtes arrondies sur le côté de la pièce emboutie à l'opposée du poinçon de la machine à emboutir. C'est pourquoi l'élément de contact électrique 5 en forme de pièce emboutie présente sur un côté 1o prédéterminé, un retrait d'arête 26 avec deux arêtes arrondies. La forme de l'élément de contact électrique 5 peut être réalisée par emboutissage avec une précision suffisamment grande et une reproductibilité garantissant le recouvrement nécessaire à l'étanchéité. A côté des deux arêtes arrondies avec le retrait d'arête 26, l'élément de contact électrique 5 possède 15 deux arêtes vives non arrondies. La figure 5 est une vue de dessus du canal de contact 7 de la paroi 6 du boîtier 1. Les éléments analogues ou identiques à ceux des figures 1 à 4 portent les mêmes références à la figure 5. Pour avoir un recouvrement également au niveau des arêtes 20 27 du canal de contact 7, il faut que le rayon de courbure du retrait 26 de l'élément de contact électrique 5 soit inférieur au rayon des arêtes 27 du canal de contact 7. Dans le cas contraire, au niveau des arêtes de canal 27 il n'y aurait pas de contact entre l'élément de contact électrique 5 et le canal de contact 7 ce qui pourrait éventuellement entraîner une fuite. Les arêtes de canal 27 coopérant avec le retrait d'arête 26 de l'élément de contact électrique 5 ont un rayon dépassant le rayon du retrait d'arête 26 de la valeur du recouvrement. Les arêtes de canal 27 qui ne coopèrent pas avec le retrait d'arêtes 26 de l'élément de contact électrique 5 ont un rayon qui correspond au recouvrement pour obtenir une 30 compression de surface également sur les arêtes vives non arrondies de l'élément de contact électrique 5. Comme les arêtes 27 du canal de contact 7 ont des rayons différents, il faut que l'élément de contact électrique 5 soit engagé dans le canal de contact 7 pour que les arêtes de l'élément de contact électrique 5 coopèrent avec les arêtes de canal 27 prévues à cet 35 effet. Le canal de contact 7 diminue par exemple dans deux plans: le premier plan passant par la direction d'assemblage 4 et la ligne VI-VI et le second plan (figures 6 et 7) sous-tendu par la direction d'assemblage 4 et la ligne VII-VII. La figure 6 montre en coupe une vue du canal de contact 7 dans la paroi 6 du boîtier 1 suivant la ligne VI-VI de la figure 5. Les élé5 ments identiques ou analogues à ceux de l'installation des figures précédentes portent les mêmes références à la figure 6. Le canal de contact 7 de la paroi 6 du boîtier 1 va en diminuant dans le premier plan représenté à la figure 6, par exemple suivant un second angle de rétrécissement 25. Le premier angle de rétrécissement 10 24 de l'élément de contact électrique 5 doit être inférieur au second angle de rétrécissement du canal de contact 7 pour arriver à un ajustage pressé. La figure 7 est une vue en coupe du canal de contact 7 de la paroi 6 du boîtier 1 suivant la ligne VII-VII de la figure 5. Les éléments analogues ou identiques à ceux des figures précédentes portent les mêmes 15 références à la figure 7. Le canal de contact 7 de la paroi 6 du boîtier 1 va en diminuant dans le second plan représenté à la figure 7 par exemple suivant un troisième angle de rétrécissement 29. Cela facilite l'enfoncement de l'élément de contact électrique 5. REVENDICATIONS l0) Installation pour passer un élément de contact électrique à travers une paroi isolante électrique; l'élément de contact électrique traversant la paroi isolante de façon étanche au gaz dans un canal de contact, caractérisée en ce que avant l'introduction de l'élément de contact (5) dans le canal de contact (7), la section du canal de contact (7) est inférieure à la section de l'élément de contact électrique (5), d'un recouvrement prédéterminé. 20) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le recouvrement est de 0, 1 mm +/- 0,05 mm. 30) Installation selon la revendication 1, 15 caractérisée en ce que l'élément de contact électrique (5) et le canal de contact (7) ont une section rectangulaire. 40) Installation selon la revendication 1, 20 caractérisée en ce que l'élément de contact électrique (5) et le canal de contact (7) ont une section ronde. 50) Installation selon la revendication 3, 25 caractérisée en ce que l'élément de contact électrique (5) présente d'un côté des arêtes arrondies occasionnées par le retrait d'arête du procédé d'emboutissage. 60) Installation selon la revendication 5, 30 caractérisée en ce que le canal de contact (7) a des arêtes arrondies (27), dont deux arêtes de canal (27) ont un rayon correspondant au recouvrement et deux autres arêtes de canal (27) ont un rayon qui correspond au recouvrement augmenté du rayon du retrait d'arête. 35 70) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de contact électrique (5) et le canal de contact (7) vont en diminuant suivant une forme conique dans la direction d'assemblage (4). 80) Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'élément de contact électrique (5) comporte des crochets de retenue (22) qui s'enfoncent transversalement à la direction d'assemblage (4) avec une pointe (23) dans la paroi isolante (6) du canal de contact (7). 1o 90) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi isolante (6) entourant le canal de contact (7) est en matière plastique. 10 ) Procédé de réalisation d'une installation pour le passage d'un élément de contact électrique dans une paroi isolante, selon lequel l'élément de contact électrique traverse de manière étanche au gaz la paroi isolante électrique dans un canal de contact, caractérisé en ce que le canal de contact (7) est réalisé avec une section inférieure d'un recouvrement prédéterminé à la section de l'élément de contact électrique (5), et l'élément de contact électrique (5) est engagé de force dans le canal de contact (7) et déforme ainsi la matière entourant le canal de contact par une déformation élastique et une déformation plastique. 25