Brevet FR2878084A1 — publié le 20060519

L'invention concerne un connecteur étanche à l'eau et un joint d'étanchéité optimal. Des connecteurs étanches à l'eau, à savoir des connecteurs électriques qui empêchent l'eau d'enter dans leurs boîtiers sous des pressions d'eau d'un niveau spécifié, sont utilisés dans des véhicules en tant que connecteurs électriques. De tels connecteurs étanches à l'eau utilisent un joint d'étanchéité en élastomère (désigné ci-après "caoutchouc") disposé dans la partie ouverte de leur boîtier, traversé par les fils électriques connectés à un contact, ou par la pièce d'ajustement du connecteur conjugué au boîtier afin d'empêcher l'entrée d'eau. Un joint d'étanchéité (bouchon de caoutchouc) obture de façon étanche l'entrée pour les fils électriques connectés aux contacts à l'intérieur du boîtier, étant globalement classé selon sa forme en tant que soit du type individuel (du type à cavité individuelle), dans lequel le joint d'étanchéité est fixé à chacun de plusieurs fils électriques, soit du type collectif (type unifié) dans lequel le joint d'étanchéité est fixé aux multiples fils électriques (formant un groupe). Les figures 5a et 5b montrent un exemple d'un bouchon de caoutchouc de type individuel tel que décrit dans la demande de brevet japonais Kokai n H7-142117. La figure 5a est une vue en perspective de l'extrémité distale d'un fil électrique connecté à un contact, auquel un bouchon de caoutchouc de type individuel est fixé. La figure 5b est une vue en coupe montrant l'état d'obturation étanche de l'entrée du fil électrique à l'aide d'un bouchon de caoutchouc enfoncé dans la partie ouverte de la cavité d'un boîtier de contact où le contact est placé. Un fil électrique 20, qui comporte un contact 10 connecté à son extrémité distale, est introduit dans le trou central d'un bouchon individuel 30 en caoutchouc de forme cylindrique, et est maintenu à l'intérieur de la cavité 41 de contact du boîtier 40. La partie à virole 12 du contact 10 est sertie 2878084 2 sur l'âme du fil électrique 20 et la partie de support isolant 13 du contact 10 a été enfoncée dans la gaine isolante du fil électrique 20 et dans l'extrémité distale du bouchon 30 de caoutchouc. Des collerettes 34 sont formées autour de la totalité de la circonférence extérieure du bouchon 30 de caoutchouc de type individuel, et ces collerettes s'appliquent de façon étanche contre la paroi intérieure de la partie ouverte du boîtier 40 pour améliorer la qualité de l'étanchéité. Ce type individuel de bouchon de caoutchouc, dans lequel les cavités de boîtier pour les contacts établies indépendamment à l'intérieur de la zone du boîtier sont scellées de façon étanche et individuelle, procure d'excellentes performances d'étanchéité à l'eau mais, étant donné qu'il est nécessaire de fixer chaque fil électrique séparément, plus le nombre de fils dans le connecteur est grand, plus il faut du temps pour l'assemblage. Par conséquent, lorsqu'un grand nombre de fils électriques doivent être connectés à un connecteur étanche à l'eau, le type collectif de bouchon de caoutchouc est généralement utilisé. Les figures 6a et 6b des dessins annexés et décrits ci-après montrent un exemple d'un bouchon de caoutchouc de type collectif classique selon la demande de brevet japonais Kokai 2001-15204. La figure 6a est une vue éclatée de la structure d'un connecteur étanche à l'eau dans lequel un bouchon de caoutchouc de type collectif est utilisé. La figure 6b est une vue en perspective illustrant la structure des trous dans lesquels les fils électriques passent. Ce bouchon de caoutchouc 50 de type collectif est traversé de plusieurs trous 52 pour fils électriques dans lesquels plusieurs fils électriques 20 connectés à un contact 10 logé dans une cavité 11 du boîtier de contacts sont insérés et, de plus, un support 60 de bouchon en caoutchouc est assemblé dans le boîtier 70 du connecteur. 2878084 3 Seuls deux trous traversants 52 pour fils électriques sont représentés sur les figures 6a et 6b. Etant donné qu'il est difficile d'introduire simultanément plusieurs fils électriques dans les trous traversants pour fils électriques du bouchon collectif en caoutchouc formé d'une matière de type élastomère, pendant l'assemblage d'un connecteur étanche à l'eau, tous les fis électriques sont introduits chacun successivement. Pour former une étanchéité appropriée entre le bouchon de caoutchouc et les fils électriques, le diamètre intérieur des trous traversants a été établi de façon à être légèrement inférieur au diamètre extérieur des fils électriques en sorte que, dans un bouchon de caoutchouc de type collectif, le caoutchouc exerce une compression le long de la circonférence du trou traversant où un fil électrique a été introduit, et ceci provoque une déformation du trou traversant pour le fil électrique adjacent. Par conséquent, plus le nombre de fils introduits augmente, plus il devient difficile d'exécuter le processus d'introduction des fils électriques. Ce problème a été abordé en formant une gorge circonférentielle 53 le long de la circonférence de chaque trou traversant 52 pour fils électriques dans le bouchon collectif 50 en caoutchouc et en formant une cloison 63 constituant une saillie cylindrique le long de la circonférence de chacun des trous traversants pour fil électrique dans le support 60 de bouchon en caoutchouc. Lorsque les deux sont assemblés l'un à l'autre, la cloison 63 s'ajuste dans la gorge 53 du bouchon 50 de caoutchouc. Avec ce type de structure, les divers trous traversants 52 pour fils électriques peuvent être considérés comme étant individuellement isolés, ce qui permet de minimiser les effets de la déformation du caoutchouc provoqués par l'introduction d'un fil électrique dans un trou adjacent. Les figures 7a et 7b des dessins annexés et décrits ci-après représentent un autre exemple d'un bouchon de 2878084 4 caoutchouc classique de type collectif, conforme à la demande de brevet japonais Kokai H11-354195. La figure 7a est une vue en perspective montrant le joint d'étanchéité formant un bouchon de caoutchouc de type collectif. La figure 7b est une vue en perspective illustrant un élément réticulé (support de bouchon de caoutchouc) utilisé pour être fixé à des bouchons de caoutchouc de type collectif. Ce bouchon 80 de caoutchouc de type collectif est divisé en zones 81 qui sont disposées à raison de trois verticalement et trois horizontalement sur l'étendue du bouchon, ayant chacune trois trous traversants 82 pour fils électriques pour une capacité totale de maintien de 27 fils électriques. Chaque zone 81 formée de trois trous traversants pour fils électriques est divisée par une gorge 83 de forme réticulée. Cette gorge 83 fonctionne également en tant que support de bouchon de caoutchouc dans lequel l'élément réticulé 90 est ajusté, et les trous 91 en réseau, de forme elliptique, sont formés de façon à maintenir les zones respectives précitées 81. Avec cette structure, même lorsqu'on utilise de grands joints d'étanchéité à travers lesquels un grand nombre de fils électriques peuvent passer, le joint d'étanchéité peut être considéré comme ayant des éléments d'étanchéité indépendants, plus petits, qui permettent l'introduction des fils 20 sans provoquer de défaut d'étanchéité dû à une diminution du taux de compression. Comme décrit ci-dessus, lors de l'utilisation d'un bouchon de caoutchouc de type collectif, l'introduction des fils électriques dans les trous traversants pour fils électriques provoque une déformation du caoutchouc du trou d'introduction adjacent, ce qui rend difficile le processus d'introduction du fil électrique, et diminue le taux de compression du caoutchouc et compromet l'étanchéité. A ce stade, la plage de déformation du caoutchouc était limitée par le positionnement d'un élément de support autour de trous traversants pour fils électriques (groupes de fils 2878084 5 électriques) dans un bouchon collectif de caoutchouc, mais ceci posait le problème d'empêchement d'une miniaturisation du connecteur. La présente invention a pris en considération l'état actuel de la technique et a fixé comme objectif de fournir un connecteur miniature étanche à l'eau ayant d'excellentes propriétés d'étanchéité à l'eau, et un joint d'étanchéité dans lequel l'introduction des fils électriques dans les trous traversants ne provoque pas de déformation de trous traversants adjacents pour fils électriques. Dans les moyens utilisés pour résoudre les problèmes ci-dessus, l'invention propose un connecteur étanche à l'eau qui est pourvu d'un boîtier portant plusieurs contacts connectés respectivement à plusieurs fils électriques, et d'un joint d'étanchéité constitué d'une matière élastomérique et traversé de plusieurs trous pour fils électriques dans lesquels passent les multiples fils électriques précités, ce connecteur ayant pour caractéristique que la structure du joint d'étanchéité précité est telle qu'une zone cylindrique est établie le long de la circonférence de chacun des trous traversants adjacents précités, ces zones cylindriques se chevauchant partiellement pour créer une zone continue, structurée de façon intégrée d'après le positionnement de la matière élastomérique. L'invention propose aussi un connecteur étanche dont une caractéristique est que la surface intérieure est configurée pour assurer l'étanchéité contre la surface extérieure du joint d'étanchéité précité dans le connecteur étanche à l'eau décrit ci-dessus, une cloison étant introduite dans une zone de cloisonnement précitée du joint d'étanchéité précité, et le connecteur étant en outre pourvu d'un support de bouchon en caoutchouc qui porte le joint d'étanchéité précité. L'invention concerne aussi un joint d'étanchéité qui a pour caractéristique d'être formé d'une matière 2878084 6 élastomérique présentant plusieurs trous traversants, une zone cylindrique étant établie le long de la circonférence de chacun des trous traversants adjacents précités et ces zones cylindriques se chevauchant partiellement pour créer une zone continue structurée de façon intégrée d'après le positionnement de la matière élastomérique. En outre, le joint d'étanchéité selon l'invention a pour autre caractéristique que plusieurs zones continues sont formées par les zones cylindriques constituées d'une matière élastomérique dans le connecteur étanche décrit ci-dessus, et une cloison ou séparation est formée dans la zone (intermédiaire) oà ne se trouve aucune matière élastomérique. Le connecteur étanche à l'eau selon l'invention, comme défini ci-dessus, est pourvu d'un boîtier qui porte de multiples contacts connectés respectivement à de multiples fils électriques, et un joint d'étanchéité constitué d'une matière élastomérique présentant de multiples trous traversants pour fils électriques qui laissent le passage des multiples fils électriques précités, la structure du joint d'étanchéité précité étant telle qu'une zone cylindrique est établie le long de la circonférence de chacun des trous traversants adjacents précités, les zones cylindriques se chevauchant partiellement pour créer une zone continue structurée d'une seule pièce d'après le positionnement de la matière élastomérique. Etant donné qu'il s'exerce une force uniforme dans la direction radiale le long de la circonférence des fils électriques, on obtient un connecteur étanche à l'eau ayant des caractéristiques avantageuses d'étanchéité à l'eau, qui comporte un joint uniforme et étanche sur toute la circonférence dans la direction radiale sur les fils électriques. De plus, le connecteur étanche à l'eau selon 35 l'invention, tel que décrit ci-dessus, a pour caractéristique plusieurs zones de forme cylindrique qui 2878084 7 sont alignées en continu pour former un bloc unique sur la matière élastomérique, et une paroi de séparation introduite, notamment dans la matière du joint d'étanchéité dans la zone intermédiaire, où l'élastomère précité n'est pas présent. Ceci permet d'obtenir un connecteur étanche à l'eau qui peut minimise la déformation de la matière élastomérique sous l'effet de l'introduction des fils électriques dans les trous traversants pour fils électriques dans des zones adjacentes séparées et, par conséquent, l'opération d'introduction peut avoir lieu en douceur même dans des cas où un grand nombre de fils électriques doivent être introduits. De plus, conformément au joint d'étanchéité selon l'invention, ce joint d'étanchéité, formé d'une matière élastomérique, présente plusieurs trous traversants, et une structure d'un seul bloc est créée d'après le positionnement de la matière élastomérique dans des zones cylindriques entourant la circonférence de chacun des trous traversants adjacents, ces zones cylindriques se chevauchant partiellement pour former une zone continue. De ce fait, les articles introduits, de forme cylindrique, tels que des fils électriques, sont enserrés uniformément dans la direction radiale sur toute leur circonférence, en sorte qu'on obtient un joint d'étanchéité ayant une excellente propriété d'étanchéité. De plus, conformément au joint d'étanchéité selon l'invention tel que défini précédemment, en plus de la zone continue formée par les zones élastomériques de forme cylindrique comme décrit précédemment, le joint d'étanchéité est cloisonné par la zone où l'élément élastomérique ne se trouve pas. On peut ainsi minimiser tous effets de distorsion sur la zone voisine par l'introduction de l'article introduit, et il est possible d'obtenir un joint d'étanchéité qui permet une introduction aisée même d'un grand nombre d'articles introduits. 2878084 8 L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples, nullement limitatifs et sur lesquels: la figure la est une vue en perspective de l'ensemble 5 d'un connecteur étanche à l'eau selon une forme de réalisation de l'invention; la figure lb est une vue en perspective extérieure dans la direction de la surface d'assemblage du connecteur étanche à l'eau; la figure 2a est une vue d'un joint d'étanchéité pour fils électriques constituant une forme de réalisation du joint d'étanchéité selon l'invention, tel que vu depuis le côté d'introduction des fils électriques; la figure 2b en est une vue de côté ; la figure 2c en est une vue en regardant depuis le côté des cavités du boîtier du connecteur; la figure 3 est une vue en perspective montrant la fixation du capot d'étanchéité des fils électriques sur l'extrémité d'introduction de fils électriques du connecteur étanche à l'eau selon l'invention; la figure 4a est une vue en coupe perpendiculaire à la direction d'introduction et de retrait, montrant l'état de fixation du joint d'étanchéité des fils électriques sur le capot d'étanchéité des fils électriques du connecteur étanche à l'eau de l'invention; la figure 4b en est une vue en coupe parallèle à la direction d'introduction et de retrait; la figure 5a est une vue en perspective montrant un exemple d'un bouchon de caoutchouc de type individuel, illustrant la fixation de l'extrémité d'un fil électrique; la figure 5b en est une vue en coupe longitudinale dans un état enfoncé à force à l'intérieur de l'ouverture de la cavité de boîtier du connecteur; la figure 6a est une vue éclatée avec coupe partielle 35 d'un connecteur étanche à l'eau comportant un bouchon de caoutchouc de type collectif classique; 2878084 9 la figure 6b est une vue montrant la structure de trous traversants pour fils électriques; la figure 7a est une vue en perspective montrant le joint d'étanchéité qui constitue un corps principal de bouchon de caoutchouc du type collectif classique; et la figure 7b est une vue en perspective d'un élément réticulé (support de bouchon de caoutchouc) fixé au bouchon de caoutchouc de type collectif. On décrira ci-dessous une forme appréciée de réalisation de la présente invention en référence aux figures. Les figures la et lb illustrent un exemple d'un connecteur étanche à l'eau selon l'invention. La figure la est une vue en perspective montrant l'extérieur du connecteur étanche à l'eau depuis le côté où des fils électriques sont introduits. La figure lb est une vue en perspective montrant l'extérieur du connecteur étanche à l'eau depuis la surface d'assemblage (l'extrémité d'accouplement du connecteur). Le connecteur 100 étanche à l'eau est constitué d'un boîtier 110 qui maintient les contacts 60 connectés aux extrémités respectives de multiples fils électriques 50, et d'un capot 120 d'étanchéité des fils électriques qui est fixé au côté d'introduction de fils électriques du boîtier 110 et maintient le joint d'étanchéité électrique 130. Une cavité 113 de maintien de contact est formée à l'intérieur de l'unité de boîtier 110 à l'extérieur de laquelle sont fixés une bague d'étanchéité 115 (voir la figure 4b) et un capot 111 de bague d'étanchéité qui la protège. Une griffe 114 de verrouillage est également formée sur l'unité principale 110 du boîtier et est engagée par une saillie située sur la surface latérale du boîtier du connecteur complémentaire (non représenté) pour maintenir l'état assemblé. Les figures 2a, 2b et 2c montrent une forme de réalisation d'un joint d'étanchéité de fils électriques selon l'invention. La figure 2a est une vue de dessus depuis le côté d'introduction de fils électriques, la 2878084 10 figure 2b est une vue de côté et la figure 2c est une vue en plan depuis le côté de la cavité du boîtier de contact. Ce joint d'étanchéité 130 pour fils électriques est réalisé sous la forme du bouchon de caoutchouc de type collectif utilisé dans le connecteur étanche à l'eau représenté sur les figures la et lb, et il est formé d'une matière élastomérique telle qu'un caoutchouc de silicone. Plusieurs trous traversants 132 pour fils électriques ont été formés dans le joint d'étanchéité 130 pour fils électriques, trous dans lesquels les fils électriques sont introduits, et ces trous sont situés dans deux zones dans lesquelles quatre de ces trous traversants 132 pour fils électriques sont positionnés en ligne, à un intervalle constant. Une gorge 133 de séparation est située entre les deux zones qu'elle sépare l'une de l'autre afin de les empêcher de se déformer mutuellement. Plusieurs lignes de goussets (dans ce cas, trois rangées) ayant une section transversale en crête, sont formées de façon concentrique dans la direction de l'épaisseur du joint d'étanchéité 130 pour fils électriques, dans la surface intérieure des trous traversants 132 pour fils électriques. Ces goussets réduisent le frottement contre les fils électriques afin d'en favoriser une introduction aisée et servent en outre à augmenter l'adhérence avec les fils électriques et améliorer les propriétés d'étanchéité. La surface extérieure du joint d'étanchéité 130 pour fils électriques présente en outre plusieurs goussets (trois, dans ce cas) ayant une section transversale présentant une crête, le long de sa circonférence extérieure. Ils renforcent les propriétés d'étanchéité entre celle-ci et la paroi intérieure du boîtier 110. Dans la zone circulaire le long de la circonférence de chacun des trous traversants 132 pour fils électriques dans le joint d'étanchéité 130 pour fils électriques, un élément en élastomère constitué de caoutchouc de silicone, etc. est 2878084 11 formé à une épaisseur spécifique dans la direction radiale. A savoir, des bouchons cylindriques individuels en caoutchouc pour chaque fil électrique 50 sont fixés au joint d'étanchéité 130 pour fils électriques, et ils sont configurés d'une manière telle qu'ils se chevauchent mutuellement et peuvent être considérés comme étant continus. En formant de cette manière le joint d'étanchéité 130 pour fils électriques, on améliore les propriétés d'étanchéité aux entrées pour les fils électriques du fait que ces bouchons exercent une compression uniformément serrée dans la direction radiale sur toute la circonférence des fils électriques introduits 50. La figure 3 est une vue en perspective montrant le joint d'étanchéité 130 pour fils électriques fixé à l'entrée de fils électriques dans le connecteur 100 étanche à l'eau dans un état qui est maintenu par le capot 120 d'étanchéité. Elle montre l'état d'introduction d'un fil électrique 50 auquel un contact femelle 60 est connecté, dans l'un des huit trous traversants 132 pour fils électriques. Une paroi 121 de séparation, qui fait saillie au centre et à l'intérieur du capot 120 d'étanchéité et s'ajuste dans la gorge 133 de séparation du joint d'étanchéité 130 pour fils électriques, n'apparaît pas à la surface du joint d'étanchéité 130 pour fils électriques comme montré sur la figure 2c, mais, aux fins de la description, elle sera appelée paroi de séparation 121. Il est préférable d'utiliser le procédé de formation dit en 2 couleurs pour unifier le joint d'étanchéité 130 pour fils électriques avec le capot 120 d'étanchéité pour fils électriques, mais le capot 120 d'étanchéité pour fils électriques peut également être formé séparément et les deux pièces assemblées l'une à l'autre. Le capot 120 d'étanchéité pour fils électriques est fixé au boîtier 110 au moyen d'une griffe de verrouillage. Les figures 4a et 4b montrent le joint d'étanchéité 130 pour fils électriques fixé au capot 120 d'étanchéité 2878084 12 pour fils électriques du connecteur électrique 100 étanche à l'eau. La figure 4a est une vue en coupe du connecteur 100 étanche à l'eau passant par le centre dans la direction de l'épaisseur du joint d'étanchéité 130 pour fils électriques, suivant une surface perpendiculaire à la direction d'introduction et de retrait. La figure 4b est une vue en coupe suivant un fil électrique 50 qui est parallèle à la direction d'introduction et de retrait. La forme de l'intérieur du capot 120 d'étanchéité pour fils électriques s'adapte à la surface extérieure du joint d'étanchéité 130 pour fils électriques, et les cylindres situés à l'intérieur sont espacés d'intervalles constants et sont réalisés de façon à se chevaucher partiellement et à être continus (avec les trous dans le joint d'étanchéité 130 pour fils électriques), ce qui réalise un joint étanche serré avec la surface circonférentielle extérieure du joint d'étanchéité 130 pour fils électriques. En outre, la paroi de séparation 121 située au centre de la zone intérieure du capot d'étanchéité 120 pour fils électriques est configurée de façon à assurer sim.ilairement une étanchéité serrée. Comme décrit ci-dessus, ceci produit un joint d'étanchéité à compression uniformément serré dans une direction radiale sur toute la circonférence de chacun des fils électriques, afin d'améliorer leurs propriétés d'étanchéité. En outre, du fait de la présence de cette paroi 121 de séparation, toute déformation affectant le joint d'étanchéité 130 pour fils électriques du fait de l'introduction des fils électriques dans l'un des trous traversants ne produit pratiquement aucun effet sur le trou traversant pour fil électrique qui lui est opposé du fait de la paroi de séparation intermédiaire 121. Par conséquent, même si un grand nombre de fils électriques sont introduits successivement dans le joint d'étanchéité 130 pour fils électriques au niveau du bouchon de caoutchouc du type collectif, on ne rencontre aucune difficulté dans l'opération d'introduction. 2878084 13 Dans la description de connecteurs étanches à l'eau selon l'invention, on a utilisé l'exemple du connecteur mâle, mais les connecteurs femelles peuvent être structurés de la même manière. De plus, des connecteurs peuvent être conçus pour recevoir un nombre quelconque ou une taille quelconque de fils électriques. De plus, cette description utilise l'exemple d'un joint d'étanchéité pour fils électriques dans la description du joint d'étanchéité selon l'invention, mais son application n'est pas limitée à des fils électriques et ce joint peut être largement appliqué à d'autres pièces dans des cas où des tubes ou analogues sont introduits. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au connecteur étanche et au joint d'étanchéité décrits et:représentés sans sortir du cadre de l'invention. 2878084 14 REVENDICATIONS 1. Connecteur étanche à l'eau équipé d'un boîtier (110) qui maintient de multiples contacts (60) qui sont chacun connectés respectivement à de multiples fils électriques (50), et un joint d'étanchéité (130) constitué d'une matière élastomérique présentant de multiples trous traversants (132) pour fils électriques dans lesquels passent les multiples fils électriques précités, caractérisé en ce qu'une structure d'une seule pièce est créée d'après le positionnement de la matière élastomérique dans des zones cylindriques le long de la circonférence de chacun des trous traversants adjacents, ces zones cylindriques se chevauchant partiellement pour former une zone continue. 2. Connecteur étanche à l'eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface intérieure est configurée pour former un joint étanche contre la surface extérieure du joint d'étanchéité précité, une paroi (121) de séparation est introduite dans une zone de séparation dans le joint d'étanchéité précité, et il est prévu en outre un support de bouchon en caoutchouc qui maintient le joint d'étanchéité précité. 3. Joint d'étanchéité, caractérisé en ce qu'il est formé d'une matière élastomérique ayant de multiples trous traversants (132), dans lequel une structure d'un seul bloc est créée d'après le positionnement de la matière élastomérique dans des zones cylindriques le long de la circonférence de chacun des trous traversants adjacents, ces zones cylindriques se chevauchant partiellement pour former une zone continue. 4. Joint d'étanchéité selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est prévu de multiples zones continues formées par les zones cylindriques où la matière élastomérique est positionnée, et une séparation est formée dans la zone intermédiaire, où aucune matière élastomérique n'a été placée.