Brevet FR2960103A1 — publié le 20111118

ENSEMBLE CONNECTEUR POUR CONNEXION SOUS TENSION L'invention concerne un ensemble connecteur pour réaliser des connexions sous tension. Plus précisément, l'invention concerne un tel ensemble connecteur permettant des connexions et/ou déconnexions sous tension, répétées, entre les éléments de connexion dudit ensemble connecteur, sans risque d'endommager les surfaces de contact. Certaines applications dans le domaine de la connectique nécessitent de connecter et/ou déconnecter des éléments de connexion alors qu'au moins un d'eux est déjà sous tension. Dans ce cas, on observe de manière presque systématique la formation d'un arc électrique entre les contacts complémentaires, juste avant la connexion électrique, ou juste après la déconnexion. L'ionisation à l'origine de l'arc électrique provoque un transfert de matière, sous forme d'ions métalliques, d'un contact à l'autre. Ce transfert entraîne un endommagement des surfaces des contacts, et une dégradation des performances électriques du connecteur associé. On observe alors une augmentation de la résistance électrique pouvant aller jusqu'à une suppression de la liaison électrique. Un but de l'invention est de fournir un ensemble connecteur pour réaliser des connexions haute tension, qui bien que soumis à la formation d'arcs électriques au moment des connexions et/ou déconnexions, ne subit pas de dégradation de ces performances électriques. Pour cela, l'invention propose de déplacer la formation de l'arc électrique sur une partie non fonctionnelle des contacts, située en amont de la partie fonctionnelle desdits contacts. Ainsi, lors de la connexion, l'arc électrique se forme entre les parties non fonctionnelles respectives des deux contacts complémentaires, la connexion proprement dite, entre les parties fonctionnelles respectives desdits contacts, n'ayant pas encore eu lieu. Ce n'est qu'une fois les parties non fonctionnelles des deux contacts complémentaires mises en contact, et donc qu'une fois l'arc électrique disparu, que les parties fonctionnelles desdits contacts viennent en contact, permettant la mise sous tension proprement dite de l'ensemble connecteur. Inversement, lors de la déconnexion, il y a dans un premier temps séparation physique des parties fonctionnelles desdits contacts, alors que les parties non fonctionnelles, elles, sont encore en contact. Puis, les parties non fonctionnelles sont écartées l'une de l'autre. Un arc électrique se crée alors, à nouveau, entre ces deux parties non fonctionnelles. Ainsi, si l'ensemble connecteur selon l'invention ne permet pas de supprimer la formation des arcs électriques au niveau de la liaison entre les contacts complémentaires de l'ensemble connecteur, il permet par contre de déplacer le phénomène, et les dégradations physiques liées, sur une partie des contacts qui n'est pas nécessaire à la connexion proprement dite. L'invention a donc pour objet un ensemble connecteur pour connexion sous tension, comportant un premier élément de connexion muni d'au moins un contact mâle en saillie d'une face de connexion dudit premier élément de connexion, et un second élément de connexion muni d'au moins un élément de contact femelle logé dans une alvéole débouchant au niveau d'une face de connexion dudit second élément de connexion, de manière à ce que ledit élément de contact mâle puisse être inséré dans ladite alvéole et venir en contact avec l'élément de contact femelle correspondant, caractérisé en ce que : - au moins un élément de contact mâle présente une portion de plus grand diamètre et une portion de plus petit diamètre, toutes deux en saillie de la face de connexion du premier élément de connexion, la portion de plus grand diamètre étant en amont de la portion de plus petit diamètre, - au moins un élément de contact femelle présente un rétrécissement de diamètre local, en amont d'un pion de contact logé au fond de l'alvéole, ledit rétrécissement de diamètre local ayant un diamètre inférieur ou égal au diamètre de la portion de plus grand diamètre de l'élément de contact mâle, et un diamètre strictement supérieur au diamètre de la portion de plus petit diamètre de l'élément de contact mâle, - de manière à ce que lors d'une connexion entre les deux éléments de connexion, la portion de plus grand diamètre de l'élément de contact mâle vienne en contact avec le rétrécissement de diamètre local de l'élément de contact femelle dans l'alvéole correspondante, avant que la portion de plus petit diamètre de l'élément de contact mâle vienne en contact avec le pion de contact logé dans le fond de ladite alvéole, de sorte qu'aucun arc électrique ne peut se créer entre la portion de plus petit diamètre de l'élément de contact mâle et le pion de contact logé dans le fond de l'alvéole. Par face de connexion d'un élément de connexion du connecteur selon l'invention, on entend la face dirigée vers l'élément de connexion complémentaire pour réaliser la connexion électrique. Par amont et aval, on entend par rapport au sens de la connexion, la partie amont venant en contact avant la partie aval, lors d'une connexion. Le rétrécissement de diamètre local de l'élément de contact femelle s'entend d'une portion de l'élément de contact femelle permettant de réduire ponctuellement le diamètre du passage pour l'élément de contact mâle dans l'alvéole correspondante, de sorte que le diamètre du passage au niveau de ce rétrécissement est strictement inférieur au diamètre dudit passage en amont et en aval dudit rétrécissement. Ainsi, lorsque l'élément de contact mâle est inséré dans l'alvéole comportant l'élément de contact femelle, il traverse la zone de plus petit diamètre avant d'atteindre le pion de contact au fond de ladite alvéole. La portion de plus petit diamètre de l'élément de contact mâle ayant un diamètre inférieur au diamètre du rétrécissement de l'élément de contact femelle, il ne vient pas en contact avec celui-ci au moment de l'insertion, et la distance entre les deux au moment de l'insertion est insuffisante pour permettre la création un arc électrique. Puis, la portion de plus grand diamètre de l'élément de contact mâle traverse le rétrécissement de diamètre local de l'élément de contact femelle, la portion de plus petit diamètre de l'élément de contact mâle étant encore à distance suffisante du pion de contact de l'élément de contact femelle pour éviter toute formation d'arc électrique entre ces deux éléments. Dès que la distance entre le rétrécissement de diamètre local de l'élément de contact femelle et la portion de plus grand diamètre de l'élément de contact mâle est suffisante, il peut y avoir formation d'un arc électrique. Puis, la portion de plus grand diamètre de l'élément de contact mâle entre en contact physique avec l'élément de contact femelle au niveau de ce rétrécissement. Ensuite, la portion de plus petit diamètre de l'élément de contact mâle vient en contact avec le pion de contact de l'élément de contact femelle au fond de l'alvéole, la portion de plus grand diamètre de l'élément de contact mâle étant toujours en contact avec l'élément de contact femelle au niveau du rétrécissement. Inversement, lors de la déconnexion, l'arc électrique s'il se reproduit, se formera toujours entre la portion de plus grand diamètre de l'élément de contact mâle et le rétrécissement de diamètre local de l'élément de contact femelle, une fois que la portion de plus petit diamètre de l'élément de contact mâle est séparée et à distance suffisante du pion de contact de l'élément de contact femelle, situé au fond de l'alvéole. Selon un exemple de réalisation de l'ensemble connecteur selon l'invention, il est possible de prévoir qu'au moins un élément de contact mâle du premier élément de connexion est un contact à piston, dont un piston présente une portion de plus grand diamètre en amont d'une portion de plus petit diamètre. Préférentiellement, au moins un élément de contact femelle comporte un fût métallique creux, de forme générale cylindrique, bordant une paroi interne de l'alvéole correspondante, en amont d'un pion de contact disposé au fond de ladite alvéole, le fût métallique étant en contact physique avec ledit pion de contact, et comportant au moins une ailette souple, en saillie vers l'intérieur de l'alvéole correspondante, de manière à former le rétrécissement de diamètre local. Dans ce cas, la ou les ailettes souples peuvent être découpées dans l'épaisseur de la paroi du fût métallique, et légèrement pliées vers l'intérieur dudit fût de manière à pouvoir venir en contact avec l'élément de contact mâle lors de l'insertion de celui-ci. Il est également possible de prévoir qu'au moins un élément de contact femelle comporte un fût métallique creux, de forme générale cylindrique, bordant une paroi interne de l'alvéole correspondante, en amont d'un pion de contact disposé au fond de ladite alvéole, le fût métallique étant en contact physique avec ledit pion de contact, et comportant au moins une protubérance en saillie vers l'intérieur de l'alvéole, de manière à former le rétrécissement de diamètre local. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci sont présentées à titre informatif et nullement limitatif de l'invention. Les figurent représentent : - Figure 1 : une représentation en coupe transversale d'un ensemble connecteur selon un exemple de réalisation de l'invention ; - Figures 2 A à 2C : une représentation schématique d'un élément de contact mâle et d'un élément de contact femelle d'un ensemble connecteur selon l'invention, en cours de connexion (figure 2A), connecté (figure 2B) et en cours de déconnexion (figure 2C). Sur la figure 1 est représenté, en coupe transversale, un ensemble connecteur 1 comportant un élément de connexion mâle 2 et un élément de connexion femelle 3. Les figures 2A, 2B et 2C montrent un agrandissement d'un ensemble connecteur selon l'invention, qui peut être l'ensemble connecteur de la figure 1, au niveau d'un élément de contact mâle en regard d'un élément de contact femelle complémentaire. L'élément de connexion mâle 2 comporte un isolant 4 muni d'une pluralité de canaux 5 longitudinaux traversants, s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal de l'élément de connexion mâle 2. Un contact à piston 6 est logé dans chaque canal 5. Certains de ces contacts à piston 6 présentent une double zone de connexion conformément à l'invention (deux visibles sur la figure 1). Plus précisément, un piston 7 d'un contact à piston 6 à double zone de connexion débouche hors du canal 5 correspondant, au niveau d'une face de connexion 8 de l'élément de connexion mâle 2, de manière à être en saillie de l'isolant 4. Bien entendu, il pourrait également s'agir de contacts à broche, dont les broches présentent une double zone de connexion, en saillie de la face de connexion 8. La double zone de connexion de l'élément de contact mâle 6 selon l'invention est formée par une portion de plus grand diamètre 9 et une portion de plus petit diamètre 10. La portion de plus grand diamètre 9 est en amont de la portion de plus petit diamètre 10. La portion de plus petit diamètre 10 forme donc l'extrémité de connexion. L'élément de connexion femelle 3 comporte un isolant 11 muni d'une pluralité d'alvéoles 12 longitudinales, s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal de l'élément de connexion femelle 3. Chaque alvéole 12 débouche au niveau d'une face de connexion 22, en regard de la face de connexion 8 de l'élément de connexion mâle 2 complémentaire. Le fond 13 de chaque alvéole 12 comporte un pion de contact 14 destiné à coopérer électriquement avec l'extrémité de connexion 10 d'un élément de contact mâle 6 de l'élément de connexion mâle 2. Aussi, une extrémité de connexion 15 de chaque pion de connexion 14 affleure à la surface du fond 13 de l'alvéole 12 correspondante. Certaines des alvéoles 12 présentent une double zone de connexion selon l'invention (deux visibles sur la figure 1, en regard des deux contacts à 5 piston 6 présentant également une double zone de connexion). Plus précisément, en plus d'un pion de contact 14, chacune de ces alvéoles 12 comporte un fût cylindrique 16, en matière conductrice, creux, dont la surface externe 17 borde la paroi interne 18 de l'alvéole 12. Une extrémité avant 19 du fût cylindrique 16, dirigée vers le fond de l'alvéole 12, 10 est en contact avec le pion de contact 14 affleurant. Le fût cylindrique 16 présente à mi-hauteur un rétrécissement de diamètre 20, matérialisé ici par une découpe repliée en direction de l'intérieur du fût cylindrique 16. Sur les figures 2A à 2C, on peut voir de manière plus précise des languettes 21 découpées dans la paroi du fût cylindrique 16, et repliées vers 15 l'intérieur. Comme cela est schématisé sur les figures 2A, 2B et 2C, cette double zone de connexion, présente sur l'élément de contact mâle 6 et sur l'élément de contact femelle 14, 16, permet de déplacer la formation de l'arc électrique susceptible de se créer lors de la connexion, sur une zone non fonctionnelle 20 desdits éléments de contact mâle et femelle. Plus précisément, pour la connexion (figure 2A), on insère le piston 7 du contact à piston 6 dans une alvéole 12, dont la paroi interne 18 est bordée par le fût cylindrique 16. La portion de plus grand diamètre 10 du piston 7 traverse le rétrécissement de diamètre 20, en direction du pion de contact 25 14. On continue d'enfoncer le piston 7 dans l'alvéole 12, jusqu'à ce que la portion de plus grand diamètre 9 du piston 7 arrive au niveau du rétrécissement de diamètre 20, et plus précisément au niveau des extrémités libres des ailettes 21. Lorsque la distance entre la portion de plus grand 30 diamètre 9 du piston 7 et les extrémités des ailettes 21 du fût cylindrique 16 est suffisante, un arc électrique se crée (figure 2A). La détérioration de la surface de contact desdits éléments de contact mâle et femelle a ainsi lieu dans cette zone non fonctionnelle desdits élément de contact. On continue d'enfoncer le piston 7 dans l'alvéole 12, de manière à ce que la portion de plus grand diamètre 9 dudit piston 7 entre en contact avec les extrémités des ailettes 21. Puis l'extrémité de connexion 10 dudit piston 7 entre à son tour en contact avec l'extrémité de connexion 15 du pion de contact 14, sans qu'aucun arc électrique ne se soit formé au préalable dans cette zone de contact (figure 2B). Lors de la déconnexion, on retire le piston 7 de l'alvéole, de telle sorte que l'extrémité de connexion 10 du piston 7 du contact à piston 6 commence par être éloignée de l'extrémité de connexion 15 du pion de contact 14. La portion de plus grand diamètre 9 du piston 7 étant toujours en contact avec les ailettes 21 du fût cylindrique 16 au niveau du rétrécissement de diamètre 20, il n'y a pas formation d'un arc électrique entre les extrémités de contact mâle 10 et femelle 15 au moment du retrait (figure 2C). Puis, on poursuit le retrait afin que la portion de plus grand diamètre 9 du piston 7 soit séparée physiquement des ailettes 21. Tant que la distance entre ladite portion de plus grand diamètre 9 et lesdites ailettes 21 est suffisante, on observe un arc électrique entre elles. L'arc électrique disparaît lorsque la distance entre ladite portion de plus grand diamètre 9 et lesdites ailettes 21 est trop importante. On peut ainsi répéter à loisir des connexions et déconnexions entre les contacts à piston 6 de l'élément de connexion mâle 2 et les contacts femelles 14, 16 de l'élément de connexion femelle 3 complémentaire, sans endommager la zone de connexion fonctionnelle 10, 15 de l'un ou l'autre des éléments de contact mâle 6 et femelle 14 de l'invention, alors même que l'un et/ou l'autre des éléments de connexion est/sont sous tension lors de ces connexions et/ou déconnexions.30 REVENDICATIONS1- Ensemble connecteur pour connexion sous tension comportant un premier élément de connexion (2) muni d'au moins un contact mâle (6) en saillie d'une face de connexion (8) dudit premier élément de connexion, et un second élément de connexion (3) muni d'au moins un élément de contact femelle (14, 16) logé dans une alvéole (12) débouchant au niveau d'une face de connexion (22) dudit second élément de connexion, de manière à ce que ledit élément de contact mâle puisse être inséré dans ladite alvéole et venir en contact avec l'élément de contact femelle, caractérisé en ce que - au moins un élément de contact mâle présente une portion de plus grand diamètre (9) et une portion de plus petit diamètre (10) toutes deux en saillie de la face de connexion du premier élément de connexion, la portion de plus grand diamètre étant en amont de la portion de plus petit diamètre, - au moins un élément de contact femelle présente un rétrécissement de diamètre (20) local, en amont d'un pion de contact (14) logé au fond de l'alvéole, ledit rétrécissement de diamètre local ayant un diamètre inférieur ou égal au diamètre de la portion de plus grand diamètre de l'élément de contact mâle, et un diamètre strictement supérieur au diamètre de la portion de plus petit diamètre de l'élément de contact mâle, - de manière à ce que lors d'une connexion entre les deux éléments de connexion, la portion de plus grand diamètre de l'élément de contact mâle vienne en contact avec le rétrécissement de diamètre local de l'élément de contact femelle dans l'alvéole correspondante, avant que la portion de plus petit diamètre de l'élément de contact mâle vienne en contact avec le pion de contact logé dans le fond de ladite alvéole. 2- Ensemble connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un élément de contact mâle du premier élément de connexion est un contact à piston (6), dont un piston (7) présente une portion de plus grand diamètre (9) en amont d'une portion de plus petit diamètre (10). 3- Ensemble connecteur selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'au moins un élément de contact femelle comporte un fût (16) métallique creux, de forme générale cylindrique, bordant une paroi interne (18) de l'alvéole correspondante, en amont d'un pion de contact (14)disposé au fond de ladite alvéole, le fût métallique étant en contact physique avec ledit pion de contact, et comportant au moins une protubérance en saillie vers l'intérieur de l'alvéole, de manière à former le rétrécissement de diamètre local. 4- Ensemble connecteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins un élément de contact femelle comporte un fût (16) métallique creux, de forme générale cylindrique, bordant une paroi interne (18) de l'alvéole correspondante, en amont d'un pion de contact (14) disposé au fond de ladite alvéole, le fût métallique étant en contact physique avec ledit pion de contact, et comportant au moins une ailette (21) souple, en saillie vers l'intérieur de l'alvéole correspondante, de manière à former le rétrécissement de diamètre local. 5- Ensemble de connecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la au moins une ailette souple est ménagée dans l'épaisseur de la paroi du fût métallique de l'élément de contact femelle.