Brevet FR3007898A1 — publié le 20150102

Connecteur électrique femelle de puissance et procédé de montage d'un tel connecteur L'invention concerne le domaine des connecteurs électriques de puissance et notamment, les connecteurs électriques de puissance pour véhicules automobiles électriques ou hybrides. Les connecteurs électriques de puissance sont utilisés dans les véhicules automobiles électriques ou hybrides par exemple pour interconnecter un ensemble de batteries à un moteur électrique, à un convertisseur de puissance, etc. La puissance électrique acheminée à travers des câbles électriques et des connecteurs est susceptible de générer des perturbations électromagnétiques. Il est donc important de pouvoir limiter au maximum ces perturbations électromagnétiques. À cette fin, on utilise un blindage au niveau des câbles ainsi qu'au niveau des connecteurs. Le document WO 2008/127518 Al par exemple, décrit un ensemble de connecteurs électriques mâle et femelle connectés à 180° (c'est-à-dire alignés l'un avec l'autre) et 15 comportant un blindage commun pour deux voies. Lorsque que les câbles sont blindés de manière individuelle, il est parfois souhaitable d'utiliser un blindage unitaire, c'est-à-dire individuel pour chaque voie, au niveau du connecteur. Un but de l'invention est de fournir une solution de blindage unitaire pour des 20 configurations de connexion à 90°. Ce but est au moins partiellement atteint avec un connecteur femelle comprenant un élément de boîtier externe, un élément de boîtier interne, et une cage de blindage. La cage de blindage est constituée d'une seule pièce repliée pour prendre une forme essentiellement cylindrique. Il s'agit d'une tôle substantiellement rectangulaire avec une 25 portion additionnelle s'étendant à partir de l'un des bords (par exemple, l'un des deux bords longs). Deux autres bords parallèles (par exemple, les plus courts) sont ramenés bord à bord. La cage de blindage s'étend alors entre deux extrémités longitudinales le long d'un axe longitudinal parallèle à la ligne de jonction des bords joints ensemble. La section transversale de la cage de blindage est par exemple rectangulaire ou carrée. La 30 portion additionnelle de la tôle a alors une forme substantiellement rectangulaire ou carrée de manière à obturer l'une des extrémités de la cage de blindage, lorsqu'elle est repliée dans une position dans laquelle elle est perpendiculaire à l'axe longitudinal. Le fait d'avoir une cage de blindage en une seule pièce repliée permet d'avoir davantage de continuité de matière et donc de limiter les ouvertures dans la cage de blindage et d'augmenter ses capacités de blindage. La cage de blindage est repliée sur l'élément de boîtier interne. Autrement dit, la cage de blindage enveloppe presqu'entièrement l'élément de boitier interne. Ne subsistent essentiellement que deux ouvertures respectivement pour le passage d'un câble et pour la connexion avec un contre-connecteur. La cage de blindage comprend en effet au moins une ouverture arrière située à l'une de ses extrémités longitudinales, afin de pouvoir introduire et loger un contact femelle dans l'élément de boîtier interne. La cage de blindage comporte en outre une ouverture latérale autour d'un axe transversal essentiellement perpendiculaire à l'axe longitudinal. Autrement dit, dans le cas d'une cage de blindage ayant une section carrée ou rectangulaire, l'ouverture latérale se trouve sur l'une des quatre faces latérales de la cage de blindage. Ainsi, cette ouverture latérale permet l'introduction d'un contact mâle pour établir une connexion électrique avec le contact femelle logé dans l'élément de boîtier interne. Cette ouverture latérale est en outre bordée d'une pluralité de languettes élastiques venues de matière avec la cage de blindage. Au moins certaines de ces languettes s'étendent essentiellement le long de l'axe transversal, vers l'intérieur de la cage de blindage. Plus particulièrement, aucune de ces languettes ne s'étend vers l'extérieur de la cage de blindage. Ainsi, l'ensemble constitué de l'élément de boîtier interne et de la cage de blindage repliée dessus peut coulisser librement à l'intérieur de l'élément de boîtier externe et le montage du connecteur s'en trouve facilité. L'ensemble constitué de l'élément de boîtier interne et de la cage de blindage repliée dessus est donc insérée à l'intérieur de l'élément de boîtier externe. La cage de blindage est alors au moins en partie prise en sandwich entre les éléments de boîtier interne et externe. Cette disposition permet éventuellement de se passer de points de soudure ou de tout autre moyen de fermeture de la cage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit ainsi que sur les dessins annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 représente schématiquement en perspective un exemple d'ensemble de connecteurs conforme à l'invention ; - la figure 2 représente schématiquement en perspective l'un des connecteurs femelles de l'ensemble de connecteurs représenté sur la figure 1 ; - la figure 3 représente schématiquement en perspective un boîtier interne constitutif du connecteur de la figure 2 ; - la figure 4 représente schématiquement en perspective le boîtier interne de la figure 3, recouvert d'une cage de blindage ; - la figure 5 représente schématiquement en perspective le boîtier externe du connecteur de la figure 2, ainsi que l'ensemble du boîtier interne et de la cage de blindage représenté sur la figure 4 ; et - la figure 6 représente schématiquement en perspective les éléments qui sont assemblés par un câbleur avant d'être insérés dans l'ensemble constitué du boîtier externe, du boîtier interne et de la cage de blindage représentés sur la figure 5. L'ensemble de connecteurs 1 représenté sur la figure 1 comporte deux connecteurs mâles 100, 110 et deux connecteurs femelles 200, 210. Les connecteurs mâles 100, 110 sont montés sur un dispositif 300 tel qu'un convertisseur de puissance. Ceux-ci comprennent essentiellement un support 102 électriquement isolant, un contact de puissance mâle 104 électriquement conducteur, un système de codage 106 et des contacts 108 pour la transmission des signaux d'un dispositif interlock. Chaque contact mâle 104 est protégé par une couronne 105 et un embout de matériau électriquement isolant 107. Chaque couronne 105 est reliée au support 102 par deux liens 109 diamétralement opposés. Ainsi, une ouverture 111 est conservée sensiblement sur toute la périphérie du contact mâle 104 et de sa couronne 105 pour un accès et un contact électrique sur un blindage 113 sous-jacent. Le connecteur femelle représenté sur la figure 2 comporte un élément de boîtier externe 202 électriquement isolant, un élément ou capuchon de fermeture 204 de l'élément de boitier externe et un dispositif d'assurance du positionnement du connecteur 206. Ce dispositif 206 est couplé au système d'interlock de manière à ce que l'ensemble de connecteurs 1 ne reçoive de la puissance que lorsque les connecteurs mâle 100 et femelle 200 sont correctement accouplés. L'élément de boîtier externe 202 est constitué d'une pièce unique ayant une forme essentiellement cylindrique s'étendant parallèlement à un axe longitudinal L. Dans le cas présent, il a une forme parallélépipédique. Il comporte une partie frontale et une partie arrière hermétiquement et électriquement isolées l'une de l'autre. La partie frontale est adaptée pour recevoir le dispositif d'assurance du positionnement du connecteur 206. La partie frontale comporte également un système de codage complémentaire de celui 106 du connecteur mâle 100, ainsi qu'une connectique interlock. La partie arrière est ouverte sur deux de ses faces. Une ouverture arrière 208 (voir figure 5) est située à son extrémité longitudinale opposée à la partie frontale. Une ouverture latérale 212 est située autour d'un axe transversal T. Autour de cet axe transversal T, l'élément de boîtier externe 202 comporte une collerette 214 qui s'étend à partir de sa paroi inférieure 216, vers l'extérieur. Lorsque es connecteurs mâle 100 et femelle 200 sont connectés, cette collerette 214 entoure la couronne 105. Elle vient en appui sur un joint d'étanchéité présent sur le connecteur mâle 100 afin d'assurer l'étanchéité entre les connecteurs mâle 100 et femelle 200. La collerette 214 contribue aussi, avec notamment la partie du support 102 recevant le système de codage 106 et les contacts 108 de transmission des signaux du système interlock à rigidifier la connexion mécanique des connecteurs mâle 100 et femelle 200. Ainsi, comme indiqué plus haut deux liens 109 suffisent pour maintenir la couronne 105. Ceci permet d'optimiser la connexion électrique des blindages des connecteurs mâle 100 et femelle 200. L'élément de boîtier externe 202 reçoit un élément de boîtier interne 218 tel que celui représenté sur la figure 3. L'élément de boîtier interne 218 est constitué d'un matériau électriquement isolant. Il est constitué d'une pièce unique ayant une forme essentiellement cylindrique s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal L. Dans le cas présent, il a une forme parallélépipédique fermée sur quatre de ses faces. Deux de ses faces sont ouvertes. Il comporte une ouverture arrière 220 située à l'une de ses extrémités longitudinales et une ouverture latérale 222 située autour de l'axe transversal T. Avant d'être introduit sur dans l'élément de boîtier externe 202, l'élément de boîtier interne 218 est recouvert d'une cage de blindage 230 (voir figure 4). La cage de blindage 230 est constituée d'une pièce unique découpée dans une tôle de matériau électriquement conducteur . Elle recouvre pratiquement l'ensemble des faces du boîtier interne 218 sauf une. Une fois repliée la tôle forme un parallélépipède fermé sur quatre de ses faces. Deux de ses faces sont ouvertes. Une ouverture arrière 232 est située à l'une de ses extrémités longitudinales et une ouverture latérale 234 située autour de l'axe transversal T. Des languettes 236 élastiques sont régulièrement réparties tout autour de l'ouverture latérale 234 de la cage de blindage 230, sauf sur deux zones diamétralement opposées, correspondant au passage des liens 109. Les languettes 236 de la cage de blindage 230 du connecteur femelle 200 peuvent ainsi établir un contact électrique avec le blindage 113 du connecteur mâle 100 entre les deux liens 109. Ces languettes 236 sont venues de matière avec la cage de blindage 230. Après leur découpe dans la tôle de la cage de blindage 230, elles sont repliées de manière à s'étendre essentiellement le long de l'axe transversal T, vers l'intérieur de la cage de blindage 230. Les languettes sont espacées d'environ 1 (+/- 0,5) mm, voire moins. L'élément de boîtier interne 218 comporte des rampes 240 pour guider le contact femelle 250 dans l'élément de boîtier interne 218, sans risque d'interférence avec les languettes 236. Une fois la cage assemblée 230 sur l'élément de boitier interne 218 (voir figure 5), l'ensemble ainsi constitué est introduit par coulissement dans l'élément de boitier externe 202. Les languettes 236 étant tournées vers l'intérieur de l'élément de boitier interne 218, elles n'interfèrent pas avec l'élément de boitier externe 202 lors de l'introduction de l'élément de boitier interne 218 dans l'élément de boitier externe 202. La distance minimale entre les ouvertures arrière 220 et latérale 222 du boîtier interne 218 est plus courte que la distance minimale entre les ouvertures arrière 232 et latérale 234 de la cage de blindage 230. Ainsi une zone de blindage périphérique 238 reste dégagée pour être connectée électriquement à un élément complémentaire de blindage 260 (voir figure 6). L'élément complémentaire de blindage 260 est constitué d'une pièce unique de fermeture de la cage de blindage 230. Il est réalisé par exemple par emboutissage profond. Il obture l'ouverture arrière 232 de la cage de blindage 230. Il comporte un rebord périphérique 262 en contact avec la surface interne de la cage de blindage 230 et une cheminée 264 sertie par une bague sur le blindage 270 d'un câble 272. La distance minimale entre les ouvertures arrière 208 et latérale 212 du boîtier externe 202 est plus longue que la distance minimale entre les ouvertures arrière 232 et latérale 234 de la cage de blindage 230. Ainsi une zone d'étanchéité périphérique 215 reste dégagée pour être recevoir un joint unitaire filaire 280 qui vient se placer derrière la cage de blindage 230. Celle-ci se trouve donc dans une cavité complètement étanche (lorsque le connecteur mâle est accouplé au connecteur femelle). Le capuchon 204 vient ensuite maintenir l'élément complémentaire de blindage et le joint 280 à l'intérieur de l'élément de boitier externe 202. Le montage du connecteur femelle 200 se fait de la manière suivante. On fournit un élément de boîtier externe 202, un élément de boîtier interne 218, et une cage de blindage 230 tels que décrits ci-dessus. On enveloppe l'élément de boîtier interne 218 avec la cage de blindage 230. Comme expliqué ci-dessus, la cage de blindage 230 ne recouvre pas totalement l'élément de boitier interne 218. Une face 232 reste ouverte pour l'introduction du câble 272 et du contact femelle 250. On fait coulisser, l'ensemble constitué de l'élément de boîtier interne 218 et de la cage de blindage 230 dans l'élément de boîtier externe 202, parallèlement à l'axe longitudinal L de la cage de blindage 230, de manière à prendre en sandwich au moins une partie de la cage de blindage 230 entre les éléments de boîtier interne 218 et externe 202. Après livraison de l'ensemble des pièces du connecteur femelle 200 à un câbleur, celui-ci insère le capuchon 204 (c'est-à-dire l'élément de fermeture arrière du boîtier externe 202), le joint d'étanchéité 280 et l'élément complémentaire de blindage 260 sur le câble électrique 272, sertit un contact électrique 250 sur le câble 272 et sertit enfin à l'aide d'une bague la cheminée 264 de l'élément complémentaire de blindage 260 sur une zone du blindage 270 du câble 272, avant d'introduire ces éléments dans l'élément de boîtier interne 218. Les opérations de montage du connecteur femelle 200 sont donc particulièrement simples. Les éléments constitutifs du connecteur femelle 200 sont pour la plupart introduits les uns dans les autres par coulissement selon l'axe longitudinal L. La cage de blindage 230 est repliée sur l'élément de boitier interne 218, mais cette opération se fait par-dessus et donc par l'extérieur de l'élément de boitier interne 218. Le connecteur et le procédé selon l'invention sont donc bien adaptés même dans le cas de connecteur coudés (par exemple à 90°). Cette opération ne présente pas de complexité particulière, comparée à des procédés dans lesquels une cage de blindage doit être introduite en plusieurs parties dans un élément de boitier externe afin de permettre une mise en place de la cage avec des languettes orientées de l'intérieur vers l'extérieur de l'élément de boitier externe. L'exemple choisi pour illustrer l'invention ci-dessus concerne un connecteur femelle 200 comportant un élément de boitier externe 202 avec une seule voie. Mais l'invention concerne aussi des connecteurs comprenant un élément de boîtier externe constitué d'un élément unique, mais avec au moins deux éléments de boîtier internes, et aux moins deux cages de blindage. Dans ce cas, chaque cage de blindage enveloppe au moins en partie un élément de boîtier interne. On obtient alors un connecteur à plusieurs voies mais dans lequel chacune des voies est blindée séparément.5 REVENDICATIONS1. Connecteur électrique femelle (200) comprenant : -un élément de boîtier externe (202), un élément de boîtier interne (218), et une cage de blindage (230) au moins en partie prise en sandwich entre les éléments de boîtier interne (218) et externe (202), la cage de blindage (230) étant constituée d'une seule pièce repliée pour prendre une forme essentiellement cylindrique s'étendant entre deux extrémités longitudinales le long d'un axe longitudinal (L), et comprenant au moins une ouverture arrière (232) située à l'une de ses extrémités longitudinales, caractérisé par le fait que la cage de blindage (230) comporte en outre une ouverture latérale (234) autour d'un axe transversal (T) essentiellement perpendiculaire à l'axe longitudinal (L), cette ouverture latérale (234) étant bordée d'une pluralité de languettes (236) élastiques venues de matière avec la cage de blindage (230) et s'étendant essentiellement le long de l'axe transversal (T), vers l'intérieur de la cage de blindage (230). 2. Connecteur selon la revendication 1, dans lequel l'élément de boîtier interne (218) est constitué d'une pièce unique ayant une forme essentiellement cylindrique s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal (L) et comprenant au moins une ouverture arrière (220) située à l'une de ses extrémités longitudinales et une ouverture latérale (222) située autour de l'axe transversal (T), la distance minimale entre les ouvertures arrière (220) et latérale (222) du boîtier interne (218) étant plus courte que la distance minimale entre les ouvertures arrière (232) et latérale (234) de la cage de blindage (230). 3. Connecteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'élément de boîtier externe (202) est constitué d'une pièce unique ayant une forme essentiellement cylindrique s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal (L) et comprenant au moins une ouverture arrière (208) située à l'une de ses extrémités longitudinales et une ouverture latérale (212) située autour de l'axe transversal (T), la distance minimale entre les ouvertures arrière (208) et latérale (212) du boîtier externe (202) étant plus longue que la distance minimale entre les ouvertures arrière (232) et latérale (234) de la cage de blindage (230). 4. Connecteur selon l'une des revendications précédentes, comprenant un élément complémentaire de blindage (260) constitué d'une pièce unique de fermeture de la cage de blindage (230) obturant l'ouverture arrière (232) de la cage de blindage (230) etcomportant un rebord périphérique (262) en contact avec la cage de blindage (230) et une cheminée (264) en contact avec le blindage (270) d'un câble (272). 5. Connecteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les languettes (236) élastiques sont régulièrement réparties tout autour de l'ouverture latérale (234) de la cage de blindage (230), sauf sur deux zones diamétralement opposées. 6. Connecteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément de boîtier interne (218) comporte une rampe (240) pour guider le contact femelle (250) dans l'élément de boîtier interne (218), sans risque d'interférence avec les languettes élastiques (236). 7. Connecteur selon l'une des revendications précédentes, comprenant un élément de boîtier externe (202) constitué d'un élément unique, au moins deux éléments de boîtier internes (218), et aux moins deux cages de blindage (230), chaque cage de blindage (230) enveloppant au moins en partie un élément de boîtier interne (218). 8. Ensemble de connecteurs comportant un connecteur femelle (200) selon l'une des revendications précédents et connecteur mâle (100) avec un contact mâle (104), un support (102), un blindage (113) et une couronne (105) de protection du contact mâle (104), la couronne (105) étant reliée au support (102) par deux liens (109) entre lesquels les languettes (236) de la cage de blindage (230) du connecteur femelle (202) viennent établir un contact électrique avec le blindage (113) du connecteur mâle (100). 9. Procédé de montage d'un connecteur électrique femelle dans lequel : - on fournit un élément de boîtier externe (202), un élément de boîtier interne (218), et une cage de blindage (230), la cage de blindage (230) étant constituée d'une seule pièce repliée pour prendre une forme essentiellement cylindrique s'étendant entre deux extrémités longitudinales le long d'un axe longitudinal (L), et comprenant au moins une ouverture arrière (232) située à l'une de ses extrémités longitudinales, - on enveloppe au moins partiellement l'élément de boîtier interne (218) avec la cage de blindage (230), et - on fait coulisser, l'ensemble constitué de l'élément de boîtier interne (218) et de la cage de blindage (230) dans l'élément de boîtier externe (202), parallèlement à l'axe longitudinal (L) de la cage de blindage (230), de manière à prendre en sandwich au moins une partie de la cage de blindage (230) entre les éléments de boîtier interne (218) et externe (202),caractérisé par le fait que la cage de blindage (230) comporte une ouverture latérale (234) autour d'un axe transversal (T) essentiellement perpendiculaire à l'axe longitudinal (L), cette ouverture latérale (234) étant bordée d'une pluralité de languettes (236) élastiques venues de matière avec la cage de blindage (230) et s'étendant essentiellement le long de l'axe transversal (T), vers l'intérieur de la cage de blindage (230). 10. Procédé de montage selon la revendication 9, dans lequel un contact électrique (250) est serti sur un câble électrique (272) avant d'être introduit dans l'élément de boîtier interne (218). 11. Procédé de montage selon la revendication 10, dans lequel un élément de fermeture arrière (204) du boîtier externe (202), un joint d'étanchéité (280) et un élément complémentaire de blindage (260) sont enfilés sur le câble électrique (272) avant sertissage du contact électrique (250) sur le câble électrique (272).