Brevet FR3033450A1 — publié le 20160909

Procédé de sertissage d'un contact électrique sur un câble et outil pour la mise en oeuvre de ce procédé [001] L'invention concerne le domaine de la connectique électrique. L'invention concerne notamment un procédé de sertissage d'un contact électrique sur un câble électrique, un contact électrique serti avec ce procédé, ainsi qu'un outil pour la mise en oeuvre de ce procédé. [002] En connectique, on utilise l'accouplement de contacts électriques mâles et femelles pour réaliser une connexion électrique entre des connecteurs de câbles ou entre un connecteur de câble et un dispositif électrique ou électronique par exemple. Dans le cas d'un connecteur de câble, des contacts mâles ou femelles sont reliés électriquement, par soudure, sertissage ou autre, à un câble comportant un ou plusieurs brins. [003] En connectique automobile, les contacts sont souvent réalisés par emboutissage et pliage d'une tôle de cuivre. Les câbles sont généralement également en cuivre. [4] Pour réduire le poids des faisceaux électriques dans les véhicules notamment, les câbles de cuivre sont parfois remplacés par des câbles en aluminium comportant plusieurs brins conducteurs. Le remplacement des câbles de cuivre par des câbles d'aluminium posent plusieurs problèmes. Principalement, l'aluminium se couvrant d'une couche d'oxyde, la conduction électrique au niveau des zones de contacts entre un câble d'aluminium et un contact en cuivre peut être réduite. Afin de pallier ce problème on cherche, d'une part, à briser la couche d'oxyde pour avoir une meilleure conductivité et, d'autre part, à éviter la reformation de cette couche d'oxyde après sertissage. A cette fin, on peut augmenter le taux de compression du câble dans la zone de sertissage. Mais cette augmentation du taux de compression induit une diminution de la résistance mécanique du câble dans la zone ainsi comprimée. [5] Le document US7306495B2 propose un procédé de sertissage dans lequel 30 on fournit - un câble électrique comportant une pluralité de brins conducteurs en aluminium, et 3033450 2 - un contact électrique avec une zone de sertissage s'étendant dans une direction longitudinale et comprenant une base et deux ailettes s'étendant chacune d'un côté de la base pour former une gorge ayant essentiellement une forme de U en coupe dans un plan 5 perpendiculaire à la direction longitudinale. [6] Dans ce procédé, on réalise en outre un sertissage de la zone de sertissage sur le câble, en repliant et comprimant les ailettes sur le câble. On utilise à cette fin, un outil comportant un poinçon comportant deux hauteurs de sertissage différentes. On obtient alors une zone de sertissage, qui après sertissage, comprend elle-même 10 une portion de rétention mécanique et une portion de conduction électrique. Les portions de rétention mécanique et de conduction électrique sont en continuité de matière l'une avec l'autre. Autrement dit, partant d'un contact avec une ailette unique de chaque côté du câble, sans découpe de ces ailettes ou fente les séparant en plusieurs portions, on obtient un fût de sertissage continu dans la direction 15 longitudinale. Les portions de rétention mécanique et de conduction électrique ont des hauteurs finales de sertissage différentes, la hauteur finale de sertissage de la portion de rétention mécanique étant plus haute que la hauteur finale de sertissage de la portion de conduction électrique. [7] Ainsi, dans la zone de rétention mécanique, les brins du câble sont moins 20 compressés (le taux de compression est par exemple compris entre 20 et 30%), l'intégrité de leurs propriétés mécaniques est donc essentiellement préservée et la rétention du câble dans le fût de sertissage satisfait aux spécifications. Par exemple, pour un fil de cuivre de 1.5mm2, cette force de rétention doit être supérieure à 155N. Dans la zone de conduction électrique, les brins du câble sont davantage 25 compressés (le taux de compression est par exemple compris entre 50 et 65%), les propriétés mécaniques y sont donc dégradées par rapport à la zone de rétention mécanique. Par contre, la résistivité électrique dans la zone de conduction électrique est moindre que dans la zone de rétention mécanique. [0os] Cependant, on peut observer, dans certains cas, que les propriétés électriques et mécaniques des contacts sertis avec ce type de procédé se dégradent dans le temps. [009] Un but de l'invention est de palier au moins partiellement cet inconvénient. 3033450 3 [001 0] A cet effet, il est prévu un procédé de sertissage d'un contact électrique, tel que mentionné ci-dessus, dans lequel, en outre, la différence entre les hauteurs finales de sertissage de la portion de rétention mécanique et de la portion de conduction électrique est comprise entre 0,4 et 0,7mm, voire inférieure et comprise 5 entre 0,5 et 0,6mm dans certains cas. [001 1] Grâce à cette disposition (pouvant résulter par exemple de la géométrie du poinçon de sertissage), les déformations du contact dans la zone de transition entre la portion de rétention mécanique et la portion de conduction électrique sont limitées et le contact ne comporte pas de fissure ou déchirure. En outre, si le contact de 10 cuivre est revêtu d'une couche de protection, d'étain par exemple, l'intégrité de celle-ci demeure. On peut ainsi éviter des problèmes de corrosion électrolytique dus aux différences de potentiels électrochimiques entre le câble et le contact. [0012] On peut en outre prévoir l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes considérée de manière indépendante ou en combinaison avec une ou plusieurs 15 autres : [0013] - le sertissage est réalisé en comprimant les ailettes au niveau de la portion de conduction électrique sur une distance, dans la direction longitudinale (lorsque le contact est positionné dans l'outil de sertissage comportant le poinçon), supérieure ou égale à 1,5mm ; et 20 [0014] - le sertissage est réalisé en comprimant les ailettes au niveau de la portion de conduction électrique et au niveau de la portion de rétention mécanique à des hauteurs constantes sur leur longueur respective dans la direction longitudinale, et avec une zone de transition entre la portion de conduction électrique et la portion de rétention mécanique dont la dimension dans la direction longitudinale (lorsque le 25 contact est positionné dans l'outil de sertissage comportant le poinçon) est comprise entre 0,3mm et 0,6mm. [0015] Selon un autre aspect, l'invention porte sur un contact électrique serti avec le procédé mentionné ci-dessus. Ce contact comporte une marche entre la portion de rétention mécanique et la portion de conduction électrique dont la hauteur est 30 comprise entre 0,4 et 0,7mm, voire inférieure et comprise entre 0,5 et 0,6mm dans certains cas. 3033450 4 [0016] On peut en outre prévoir pour ce contact l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes considérée de manière indépendante ou en combinaison avec une ou plusieurs autres : [0017] - la marche a une pliure interne arrondie avec un rayon de courbure compris 5 entre à 0,1mm et 0,5mm ; [0018] - la marche a une pliure externe arrondie avec un rayon de courbure compris entre 0,1 mm et 0,5 mm ; [0019] - la somme des rayons de courbure des pliures interne et externe est comprise entre 0,3 et 0,5mm ; et 10 [0020] - le rayon de courbure de la pliure interne est compris entre 0,1mm et 0,2mm, il est par exemple égal à 0,1 mm et celui de la pliure externe est compris entre 0,1mm et 0,4mm, il est par exemple égal à 0,2 mm. [0021] Selon un autre aspect, l'invention porte sur un outil comprenant un poinçon de sertissage pour la mise en oeuvre d'un procédé de sertissage d'un contact 15 électrique. Ce poinçon comprend une gorge ayant essentiellement une forme de W en coupe dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale. Cette gorge a deux segments successifs dans la direction longitudinale, un segment plus profond pour comprimer les ailettes au niveau de la portion de rétention mécanique et un segment moins profond pour comprimer les ailettes au niveau de la portion de 20 conduction électrique, la différence de hauteur entre ces deux segments étant comprise entre 0,4 et 0,7mm, voire inférieure et comprise entre 0,5 et 0,6mm dans certains cas. [0022] On peut prévoir en outre pour ce contact l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes considérée de manière indépendante ou en combinaison avec une ou 25 plusieurs autres : [0023] - le segment comprimant les ailettes au niveau de la portion de conduction électrique a une dimension, dans la direction longitudinale, supérieure ou égale à 1,5mm ; [0024] - la différence de hauteur entre les deux segments forme une marche dont le 30 bord de marche a un rayon de courbure compris entre à 0,1mm et 0,5mm ; [0025] - le fond de la marche est arrondi avec un rayon de courbure de courbure compris entre 0,1mm et 0,5mm ; 3033450 5 [0026] - la somme des rayons de courbure du bord de marche et du fond de marche est comprise entre 0,3 et 0,5mm ; et [0027] - le rayon de courbure du bord de marche est égal à 0,1 mm et celui du fond de marche est égal à 0,2mm. 5 [0028] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée et des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente schématiquement en perspective un exemple de contact qui n'a pas encore été serti sur un câble, - la figure 2 représente en élévation latérale, la zone de sertissage du contact Zo de la figure 1, après sertissage sur un câble, de ses ailettes de sertissage, - les figures 3A et 3B représentent deux coupes transversales de la zone de sertissage du contact de la figure 2, l'une de ces coupes étant réalisée au niveau de la portion de rétention mécanique et l'autre de ces coupes étant réalisées au niveau de la portion de conduction électrique ; 15 - la figure 4 représente schématiquement en perspective un outil de sertissage ; - la figure 5 représente schématiquement en perspective un détail de l'outil de sertissage de la figure 4; et - la figure 6 représente schématiquement en coupe un détail de l'outil de 20 sertissage des figures 4 et 5. Sur ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner des éléments identiques ou similaires. [0029] La figure 1 montre un contact électrique 100 destiné à être monté dans une cavité de connecteur (non représenté) de véhicule automobile. Le contact 100 est 25 réalisé par exemple par emboutissage et pliage d'une tôle de cuivre. L'épaisseur de cette tôle de cuivre est par exemple comprise entre 0,2 et 0,5 mm. Dans le cas représenté, il s'agit d'un contact 100 femelle, droit, s'étendant dans une direction longitudinale L qui correspond également à la direction d'accouplement. Dans d'autres cas non représentés, le contact 100 peut être un contact à angle droit par 30 exemple. Le contact 100 est ici représenté attaché à une bande porteuse 101 dont le contact 100 sera désolidarisé à un stade ultérieur, après un éventuel étamage. 3033450 6 [0030] Le contact 100 présente une portion d'accouplement 110, une zone de sertissage 120 sur les brins conducteurs 210 d'un câble 200 et une extrémité de sertissage 130 sur l'isolant 220 de ce câble (voir figure 2). Dans le cas représenté sur la figure 1, la portion d'accouplement 110, la zone de sertissage 120 et l'extrémité de 5 sertissage 130 se succèdent le long de la direction longitudinale L qui correspond également à la direction d'accouplement. Dans le cas d'un contact à angle droit, la portion d'accouplement 110 peut être perpendiculaire à la zone de sertissage 120 et à l'extrémité de sertissage 130 qui s'étendent, elles, le long de la direction longitudinale L. Mais, même si la description qui suit concerne un contact droit, 10 l'homme du métier saura aisément en faire une transposition pour un contact à angle droit ou autre. [0031] Avant sertissage, la zone de sertissage 120 se présente sous forme d'une gouttière avec deux ailettes 122, 124 s'étendant chacune d'un côté d'une base 126. Les deux ailettes 122, 124 et la base 126 forment donc, avant sertissage, une gorge 15 ayant essentiellement une forme de U en coupe dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale L. Chaque ailette 122 ou 124 est continue sur toute sa longueur. Autrement dit, une ailette 122 ou 124 ne comporte ni fente, ni découpe. [0032] Le contact 100 subit une opération de sertissage sur un câble 200 au cours de laquelle les ailettes 122, 124 sont repliées et comprimées sur une partie dénudée 20 câble 200. Cette opération de sertissage est réalisée en insérant l'extrémité du câble 200 dans les gorges respectives de la zone de sertissage 120 et de l'extrémité de sertissage 130 et en frappant le contact 100, au niveau de la zone de sertissage 120 entre une enclume (non représentée) d'un type connu de l'homme du métier et un poinçon 300 qui sera décrit plus loin. 25 [0033] Comme représenté sur la figure 2, après cette opération de sertissage sur les brins de la partie du câble 200 dépourvue d'isolant 220, la zone de sertissage 120 présente une portion de rétention mécanique 140, une portion de conduction électrique 150 et une zone de transition 160 entre les deux. Les portions de rétention mécanique 140, de conduction électrique 150 et la zone de transition 160 sont en 30 continuité de matière l'une avec l'autre, sans fente, ni découpe dans la direction longitudinale L. 3033450 7 [0034] Les portions de rétention mécanique 140 et de conduction électrique 150 ont des hauteurs finales de sertissage différentes dans une direction perpendiculaire à la direction longitudinale L et correspondant à la direction D de déplacement du poinçon 300 vers l'enclume et réciproquement. La hauteur finale de sertissage de la portion 5 de rétention mécanique 140 (voir aussi figure 3B) est moins haute que la hauteur finale de sertissage de la portion de conduction électrique 150 (voir aussi figure 3A). [0035] Les hauteurs des portions de rétention mécanique 140 et de conduction électrique 150 sont essentiellement constantes chacune sur leur longueur respective. La différence de hauteur est donc essentiellement fixe et peut être comprise entre 10 0,5mm et 0,6mm, pour une épaisseur de tôle de cuivre comprise entre 0,20 et 0,39mm et pour un câble d'aluminium dont le diamètre est compris entre 1,25 et 4 mm, voire entre 0,75 et 6mm. Cette différence de hauteur est suffisante pour obtenir des taux de compression très différents respectivement dans la portion de conduction électrique 150 et dans la portion de rétention mécanique 140, tout en évitant de créer 15 une fissure ou une déchirure de la tôle formant le contact 100. Ceci est particulièrement important, lorsque le cuivre est étamé. En effet, une déchirure ou une fissure dans la couche de cuivre étamée provoquerait une mise à nu du cuivre sous-jacent et donc sur le long terme des phénomènes de corrosion électrochimique fragilisant mécaniquement le contact et dégradant sa conduction, notamment au zo niveau de l'interface contact-câble. [0036] On définit le taux de compression comme étant le rapport de la section du câble 200 après sertissage sur la section du câble 200 avant sertissage. On peut alors constater, en comparant les coupes du contact 100, et donc les sections du câble 200, respectivement représentées sur les figures 3A et 3B, que le taux de 25 compression du câble 200 est plus élevé au niveau de la portion de conduction électrique 150 (figure 3B), qu'au niveau de la portion de rétention mécanique 140 (figure 3A). Par exemple, pour obtenir une bonne résistance électrique entre le contact et le câble, le taux de compression au niveau de la portion de conduction électrique 150 est avantageusement de l'ordre de 50% ou plus (jusqu'à 65%) et le 30 taux de compression au niveau de la portion de rétention mécanique 140 est compris entre 20 et 30%. 3033450 8 [0037] Dans l'exemple décrit ici, la longueur Ice (c'est-à-dire dans la direction longitudinale L) de la portion de conduction électrique 150 est supérieure à 1,5mm. Il a été constaté par les inventeurs, qu'avec une longueur Ice 1,4mm et un taux de 10 compression dans la portion de conduction électrique 150 supérieur à 50%, on obtient une résistance au niveau de la portion de conduction électrique inférieure à 0,3mû et stable dans le temps. [0038] Revenant à la figure 2, la dimension de la zone de transition 160, dans la direction longitudinale L, est comprise entre 0,3mm et 0,6mm. Dans le cas présent, 15 elle est de 0,3mm. [0039] La différence de hauteur entre la portion de conduction électrique 150 et la portion de rétention mécanique 140 forme une marche avec une pliure interne 162 et une pliure externe 164. Les pliures interne 162 et externe 164 sont arrondies avec un rayon de courbure compris entre à 0,1mm et 0,5mm. Dans le cas présent, le rayon de zo courbure de la pliure interne 162 est de 0,1mm et celui de la pliure externe 164 est de 0,2mm. Dans ce cas, la somme des rayons de courbure des pliures interne 162 et externe 164 est donc de 0,3mm. [0040] Le contact 100 illustré sur les figures 2, 3A et 3B est serti grâce à un outil comprenant un poinçon 300 illustré sur les figures 4, 5 et 6. 25 [0041] Ce poinçon 300 présente essentiellement une forme de plaque parallélépipédique allongée, entre une extrémité haute 310 et une extrémité basse 320, dans la direction D de déplacement du poinçon 300 lors du sertissage (voir figure 4). Cette plaque a une épaisseur E dans la direction correspondant à la direction longitudinale L lors du sertissage. L'extrémité basse 320 comporte deux 30 dents 330 séparées par une encoche 340. [0042] Comme représenté sur la figure 5, l'encoche 340 correspond à la partie du poinçon 300 qui permet de mettre en forme les ailettes 122, 124, lors du sertissage. 3033450 9 L'encoche 340 présente une embouchure 342 en V qui permet de ramener les ailettes 122, 124 l'une vers l'autre jusqu'à une position dans laquelle elles sont sensiblement parallèles, puis un canal 344, avec des parois essentiellement parallèles pour recevoir les ailettes 122, 124 lorsqu'elles sont parallèles, et enfin, une 5 gorge 346 qui permet de ramener progressivement les ailettes 122, 124 successivement au-dessus du câble 200, vers celui-ci et enfin dans celui-ci. [0043] Cette gorge 346 a essentiellement une forme de W en coupe dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale L. La gorge 346 a deux segments successifs 348, 350 dans la direction longitudinale L. Le segment 348 le plus profond 10 correspond à celui qui comprime les ailettes 122, 124 au niveau de la portion de rétention mécanique 140. Le segment 350 le moins profond correspond à celui qui comprime les ailettes 122, 124 au niveau de la portion de conduction électrique 150. La différence de hauteur h entre ces deux segments peut être comprise entre 0,5 et 0,6mm. Dans l'exemple décrit ici, cette différence de hauteur h est de 0,55mm. La 15 longueur du segment 350 comprimant les ailettes 122, 124 au niveau de la portion de conduction électrique 150 a une dimension, dans la direction longitudinale, est supérieure ou égale à 1,4mm. Dans l'exemple décrit ici, elle est de 1,5mm. [0044] La différence de hauteur h entre les segments 348, 350 forme une marche avec un bord de marche 352 et un fond de marche 354. Le bord de marche 352 peut 20 avoir un rayon de courbure compris par exemple entre à 0,1mm et 0,5mm. Dans le cas décrit ici, il est 0,1mm. Le fond 354 de la marche est également arrondi. Il peut avoir un rayon de courbure compris par exemple entre 0,1mm et 0,5mm Dans le cas décrit ici, il est 0,2mm. [0045] Par ailleurs, afin d'éviter de détériorer l'éventuel revêtement protecteur 25 (d'étain par exemple) du contact, l'arête 356 de la gorge est également arrondie avec un rayon de courbure compris par exemple entre 0,15 et 0,4mm. REVENDICATIONS1. Procédé de sertissage d'un contact électrique (100), dans lequel - on fournit - un câble électrique (200) comportant une pluralité de brins (210) conducteurs en aluminium, - un contact électrique (100) avec une zone de sertissage (120) s'étendant dans une direction longitudinale (L) et comprenant une base (126) et deux ailettes (122, 124) s'étendant chacune d'un côté de la base (126) pour former une gorge ayant essentiellement une forme de U en coupe dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale (L), on réalise un sertissage de la zone de sertissage (120) sur le câble (200), en repliant et comprimant les ailettes (122, 124) sur le câble (200) ; 15 la zone de sertissage (120) après sertissage comprenant elle-même une portion de rétention mécanique (140) et une portion de conduction électrique (150), les portions de rétention mécanique (140) et de conduction électrique (150) étant en continuité de matière l'une avec l'autre et les portions de rétention mécanique (140) et de conduction électrique 20 (150) ayant des hauteurs finales de sertissage différentes, la hauteur finale de sertissage de la portion de rétention mécanique (140) étant plus haute que la hauteur finale de sertissage de la portion de conduction électrique (150), caractérisé par le fait que la différence entre les hauteurs finales de 25 sertissage de la portion de rétention mécanique (140) et de la portion de conduction électrique (150) est comprise entre 0,4 et 0,7mm. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le sertissage est réalisé en comprimant les ailettes (122, 124) au niveau de la portion de conduction 30 électrique sur une distance, dans la direction longitudinale (L), supérieure ou égale à 1,5mm. 3033450 11 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le sertissage est réalisé en comprimant les ailettes (122, 124) au niveau de la portion de conduction électrique (150) et au niveau de la portion de rétention mécanique (140) à des hauteurs constantes sur leur longueur respective dans la direction 5 longitudinale (L), et avec une zone de transition (160) entre la portion de conduction électrique (150) et la portion de rétention mécanique (140) dont la dimension dans la direction longitudinale (L) est comprise entre 0,3mm et 0,6mm. 4. Contact électrique serti sur un câble avec le procédé selon l'une des revendications 1 à 3, comportant une marche entre la portion de rétention mécanique (140) et la portion de conduction électrique (150) dont la hauteur est comprise entre 0,4 et 0,7mm. 5. Contact selon la revendication 4, dans lequel la marche a une pliure interne (162) arrondie avec un rayon de courbure compris entre à 0,1mm et 0,5mm. 6. Contact selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la marche a une pliure externe (164) arrondie avec un rayon de courbure compris entre 0,1 mm et 0,5 mm. 7. Contact selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel la somme des rayons de courbure des pliures interne (162) et externe (164) est comprise entre 0,3 et 0,5mm. 8. Contact selon l'une des revendications 4 à 7, dans lequel le rayon de courbure de la pliure interne (162) est égal à 0,1 mm et celui de la pliure externe (164) est égal à 0,2 mm. 3033450 12 9. Outil de sertissage pour la mise en oeuvre d'un procédé de sertissage d'un contact électrique (100), comprenant un poinçon (300) ce poinçon ayant une gorge (346) avec essentiellement une forme de W en coupe dans un plan perpendiculaire à une direction longitudinale (L) du contact électrique 5 (100) lorsqu'il est positionné dans l'outil de sertissage, cette gorge (346) ayant deux segments (348, 350) successifs dans la direction longitudinale (L), un segment (348) plus profond pour comprimer des ailettes (122, 124) du contact électrique (100) au niveau d'une portion de rétention mécanique (140) et un segment (350) moins profond pour comprimer les ailettes (122, 10 124) au niveau d'une portion de conduction électrique (150), la différence de hauteur (h) entre ces deux segments (348, 350) étant comprise entre 0,4 et 0,7mm. 10. Outil selon la revendication 9, dans lequel le segment (350) comprimant 15 les ailettes (122, 124) au niveau de la portion de conduction électrique (150) a une dimension, dans la direction longitudinale (L), supérieure ou égale à 1,5mm. 11. Outil selon la revendication 9 ou 10, dans lequel, la différence de hauteur 20 entre les deux segments (348, 350) forme une marche dont le bord de marche (352) a un rayon de courbure compris entre à 0,1mm et 0,5mm. 12. Outil selon la revendication 11, dans lequel la marche a un fond de marche (354) arrondi avec un rayon de courbure de courbure compris entre 0,1mm 25 et 0,5mm. 13. Outil selon la revendication 12, dans lequel la somme des rayons de courbure du bord de marche (352) et du fond de marche (354) est comprise entre 0,3 et 0,5mm. 30 3033450 13 14. Outil selon la revendication 12 ou 13, dans lequel le rayon de courbure du bord de marche (352) est égal à 0,1 mm et celui du fond de marche (354) est égal à 0,2 mm.