Brevet FR3048136A1 — publié le 20170825

Connecteur électrique comportant une pluralité de lamelles électriquement conductrices La présente invention concerne un connecteur électrique comportant un contact mâle et un contact femelle mobiles entre une position non insérée, dans laquelle le contact mâle est à l'écart du contact femelle, et une position insérée, dans laquelle une partie insérable électriquement conductrice du contact mâle est insérée selon un axe d'insertion dans un logement défini par le contact femelle. Le connecteur électrique est par exemple un connecteur de puissance, c'est-à-dire qu'il est adapté pour transmettre une puissance supérieure ou égale à 10A. On connaît actuellement deux catégories de ces connecteurs électriques. Une première catégorie englobe les connecteurs ayant une interface destinée à garantir une bonne surface de contact. L'interface est habituellement réalisée à l'aide de fils ou d'une plaque emboutie afin de créer la forme adéquate. Cette catégorie a l'avantage de présenter de faibles efforts d'insertion et une bonne tenue aux vibrations. Toutefois, le nombre de pièces utilisées pour réaliser l'interface est relativement élevé, et l'espace occupé par l'interface crée un encombrement. En outre, ce type de connecteur est d'un prix relativement élevé. Dans la seconde catégorie, le contact électrique est assuré par la pression des deux contacts, qui doit être élevée, afin de compenser une faible surface de contact. Ces connecteurs présentent un coût de fabrication plus faible, mais également des efforts d'insertion élevés et une tenue moins bonne aux vibrations et au fretting, c'est-à-dire à l'usure de contact qui affecte les surfaces en contact du contact mâle et du contact femelle. Un but de l'invention est donc de fournir un connecteur électrique présentant un effort d'insertion raisonnable, une bonne tenue aux vibrations et un faible encombrement par rapport à ses performances électriques, tout en restant d'une fabrication simple et d'un prix compétitif. A cet effet, l'invention a pour objet un connecteur électrique comportant un contact mâle et un contact femelle mobiles entre une position non insérée, dans laquelle le contact mâle est à l'écart du contact femelle, et une position insérée, dans laquelle une partie insérable électriquement conductrice du contact mâle est insérée selon un axe d'insertion dans un logement défini par le contact femelle, le contact femelle comportant : - un corps électriquement conducteur, - une pluralité de lamelles faisant saillie axialement à partir du corps et réparties angulairement autour de la partie insérable dans la position insérée, les lamelles étant 3048136 2 électriquement conductrices et flexibles radialement, le corps et les lamelles définissant ledit logement, et - au moins un organe de contention annulaire disposé sur des faces radialement extérieures des lamelles et adapté pour exercer une pression radiale centripète sur les 5 lamelles dans la position insérée, les lamelles ayant des faces radialement intérieures plaquées contre la partie insérable dans la position insérée. Selon des modes particuliers de réalisation, le connecteur électrique comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : 10 - la partie insérable comprend au moins une portion de contact sur laquelle les lamelles sont plaquées dans la position insérée, la portion de contact comportant une extrémité proximale ayant un diamètre proximal, les lamelles définissant une ouverture distale du logement, l'ouverture distale ayant un premier diamètre dans la position non insérée, et un deuxième diamètre supérieur dans la position insérée, le premier diamètre 15 d'ouverture étant strictement inférieur au diamètre proximal, et le deuxième diamètre d'ouverture étant sensiblement égal au diamètre proximal ; - la portion de contact comporte une extrémité distale ayant un diamètre distal, les lamelles définissant un fond du logement, le fond ayant un diamètre d'ouverture inférieur ou égal au diamètre distal, de préférence inférieur au diamètre distal ; 20 - le premier diamètre d'ouverture est inférieur ou égal, de préférence inférieur, au diamètre distal, la partie insérable comprenant en outre une portion distale radialement plus mince que le diamètre distal pour être introduite dans l'ouverture du logement ; - la portion de contact comporte une surface radialement extérieure cylindrique ou tronconique ; 25 - l'organe de contention comprend une lame recourbée en forme de « C », la lame passant de préférence dans des rainures circonférentielles formées par les faces radialement extérieures des lamelles ; - le connecteur comprend en outre un premier isolant électrique adapté pour être inséré dans le logement du contact femelle pour protéger un utilisateur du connecteur 30 électrique, le premier isolant comprenant : - un anneau adapté pour coiffer des extrémités distales des lamelles, et - des attaches s'étendant axialement à partir de l'anneau et prévues pour s'insérer entre les lamelles pour fixer le premier isolant sur le contact femelle ; 35 - le premier isolant comprend en outre : - un socle situé axialement à l'opposé de l'anneau, et 3048136 3 - un doigt s'étendant axialement à partir du socle vers l'anneau, le doigt étant situé sensiblement au centre du logement en vue selon l'axe d'insertion ; - chaque attache forme un barreau fixé sur le socle et orienté sensiblement 5 axialement ; et - le connecteur comprend en outre un deuxième isolant électrique adapté pour recouvrir une extrémité distale de la partie insérable, le deuxième isolant électrique étant adapté pour être fixé sur cette extrémité distale, de préférence par insertion d'une tige du deuxième isolant selon l'axe d'insertion dans la partie insérable. 10 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un connecteur électrique selon l'invention dans la position non insérée, 15 - la figure 2 est une vue du connecteur représenté sur la figure 1, éclatée selon l'axe d'insertion, - la figure 3 est une vue du connecteur électrique représenté sur les figures 1 et 2, en coupe selon un plan passant par l'axe d'insertion, le connecteur électrique étant dans la position insérée, et 20 - la figure 4 est une vue simplifiée du connecteur représenté sur les figures 1 à 3, en section selon le même plan, le connecteur électrique étant au tout début d'une phase d'insertion. En référence aux figures 1 à 3, on décrit un connecteur électrique 1 selon l'invention. 25 Le connecteur électrique 1 comprend un contact mâle 5 et un contact femelle 10 mobiles entre une position non insérée (figure 1), dans laquelle le contact mâle est à l'écart du contact femelle, et une position insérée (figure 3), dans laquelle une partie insérable 12 électriquement conductrice du contact mâle est insérée selon un axe d'insertion D dans un logement 14 défini par le contact femelle. 30 Le connecteur électrique 1 comprend avantageusement un premier isolant électrique 16 adapté pour être inséré dans le logement 14 pour protéger un utilisateur (non représenté) du connecteur électrique. De même, avantageusement, le connecteur électrique 1 comprend un deuxième isolant électrique 18 adapté pour recouvrir une extrémité distale 20 de la partie insérable 12 du contact mâle 5. 3048136 4 Par « distal », on entend, pour chacun des contacts, le côté défini par le sens d'insertion suivant l'axe d'insertion D. Corrélativement, on entend par « proximal » le côté opposé à l'insertion suivant l'axe d'insertion D. Le connecteur électrique 1 comprend en outre avantageusement des gaines 5 isolantes (non représentées) entourant respectivement le contact mâle 5 et le contact femelle 10 autour de l'axe d'insertion D pour protéger ces contacts de tout contact électrique latéral, notamment avec un opérateur (non représenté). Les gaines isolantes sont évidemment adaptées pour ne pas s'opposer à l'insertion du contact mâle 5 dans le contact femelle 10 et pour assurer une protection à la fois dans la position non insérée et 10 la position insérée. Le contact mâle 5 et le contact femelle 10 sont destinés à être mis en contact électrique avec au moins deux câbles électriques (non représentés). Le contact femelle comprend un corps 22 électriquement conducteur et définissant par exemple un logement 24 (figure 3) pour l'un des câbles électriques. 15 Au sens de la présente demande, on entend par « conducteur » un matériau dont la résistivité électrique à 300 K est par exemple inférieure ou égale à 10-5 Q.m. A contrario, on entend par « isolant » un matériau dont la résistivité électrique à 300 K est par exemple supérieure ou égale à 105 Q.m. Le contact femelle 10 comprend en outre une pluralité de lamelles 26 faisant saillie 20 axialement à partir du corps 22 et réparties angulairement autour de la partie insérable 12 dans la position insérée, et un organe de contention 28 annulaire disposé sur des faces radialement extérieures des lamelles 26. Le corps 22 définit un fond 32 du logement 14, par exemple de forme cylindrique et dans lequel le premier isolant 16 est inséré. 25 Les lamelles 26 sont au moins au nombre de deux. Dans l'exemple représenté, les lamelles 26 sont au nombre de huit. Les lamelles 26 délimitent radialement le logement 14. Les lamelles 26 sont avantageusement identiques les unes aux autres et réparties régulièrement autour de l'axe d'insertion D. Deux lamelles 26 angulairement consécutives 30 sont avantageusement séparées par une fente 34. Les lamelles 26 définissent des rainures circonférentielles 36 alignées les unes avec les autres et adaptées pour recevoir l'organe de contention 28. Les lamelles 26 sont flexibles radialement, c'est-à-dire que leurs extrémités distales 38 sont susceptibles de s'approcher ou de s'éloigner radialement de l'axe 35 d'insertion D. Les lamelles 26 définissent, au fond du logement 14, un diamètre d'ouverture Ad1. 3048136 5 Dans la position non insérée, les lamelles 26 sont par exemple légèrement recourbées vers l'axe d'insertion D à mesure que l'on s'approche de leurs extrémités distales 38. Selon un mode de réalisation particulier, les lamelles 26 forment à leur base un 5 angle a avec l'axe d'insertion D, comme représenté sur la figure 4. L'angle a est par exemple compris entre 0° et 4°. Les lamelles 26 et l'organe de contention 28 étant flexibles, les extrémités distales 38 définissent une ouverture distale 40 du logement 14 ayant un premier diamètre Ad2 dans la position non insérée, et un deuxième diamètre Ad2' dans la position insérée. 10 Dans la position non insérée, les fentes 34 présentent par exemple une longueur, suivant l'axe d'insertion D, comprise entre 5 mm et 80 mm, et une largeur, dans le sens circonférentiel, comprise entre 0,2 mm et 2,5 mm. Dans la position insérée, les lamelles 26 ont des faces radialement intérieures 42 plaquées contre la partie insérable 12. 15 Le deuxième diamètre Ad2' est supérieur au premier diamètre Ad2. Le diamètre d'ouverture Ad1 du fond du logement 14 est avantageusement supérieur ou égal au premier diamètre Ad2 de l'ouverture distale 40. L'organe de contention 28 est adapté pour exercer une pression radiale centripète sur les lamelles 26 dans la position insérée. 20 L'organe de contention 28 comprend par exemple une lame 44 (figure 2) recourbée autour de l'axe d'insertion D et présentant une forme en « C ». L'organe de contention 28 forme avantageusement un anneau présentant une interruption 46. L'interruption 46 mesure par exemple entre 0,1 mm et 3 mm dans le sens circonférentiel. L'interrupteur 46 est propre à conférer à l'organe de contention 28 une 25 élasticité adaptée pour maintenir les lamelles 26 plaquées sur la portion de contact 52. Par exemple, les lamelles 26 sont en aluminium, cuivre, laiton. L'organe de contention 28 est par exemple en acier. L'épaisseur des lames par exemple est de 2 mm. Le contact mâle 5 comporte un corps 48 électriquement conducteur et définissant 30 avantageusement un logement 50 prévu pour recevoir l'un des câbles électriques. La partie insérable 12 fait saillie axialement à partir du corps 48. La partie insérable 12 comprend une portion de contact 52 adaptée pour être en contact avec les lamelles 26 dans la position insérée, et une portion distale 54 comportant l'extrémité distale 20 déjà évoquée plus haut. 3048136 6 Avantageusement, la partie insérable 12 comprend aussi un logement axial 56 débouchant sur l'extrémité distale 20 et adapté pour recevoir le deuxième isolant 18 (figures 2 et 3). La portion de contact 52 comporte une surface radialement extérieure 58 5 cylindrique. En variante (non représentée), la surface radialement extérieure 58 est tronconique. La portion de contact 52 comporte une extrémité proximale 60 ayant un diamètre proximal Bd1, et une extrémité distale 62 ayant un diamètre distal Bd2. Bd1 et Bd2 sont 10 égaux dans l'exemple représenté. Selon un mode de réalisation particulier (figure 4), la surface radialement extérieure 58 forme, au niveau de son extrémité distale 62, un angle 13 avec l'axe d'insertion D. L'angle 13 est inférieur ou égal à l'angle a des lamelles 26. Dans la position insérée, l'angle a et l'angle 13 sont sensiblement égaux. 15 Le premier diamètre d'ouverture Ad2 est strictement inférieur au diamètre proximal Bd1. Le deuxième diamètre d'ouverture Ad2' est sensiblement égal au diamètre proximal Bd1. 20 Le diamètre d'ouverture Ad1 du fond du logement 14 est inférieur ou égal au diamètre distal Bd2, de préférence strictement inférieur d'au moins 0,01 mm au diamètre distal Bd2. De préférence, le premier diamètre d'ouverture Ad2 est inférieur ou égal, de préférence strictement inférieur, au diamètre distal Bd2. 25 La portion distale 54 est radialement plus mince que le diamètre distal Bd2, de manière à être introduite facilement dans l'ouverture distale 40 du logement 14. Comme visible sur la figure 2, le premier isolant 16 comprend un anneau 64 adapté pour coiffer les extrémités distales 38 des lamelles 26, et des attaches 66 s'étendant axialement à partir de l'anneau et prévu pour s'insérer dans les fentes 34 entre 30 les lamelles 26 pour fixer le premier isolant sur le contact femelle 10. Le premier isolant 16 comprend en outre un socle 68 situé axialement à l'opposé de l'anneau 64, et un doigt 70 s'étendant axialement à partir du socle vers l'anneau. Les attaches 66 forment avantageusement des barreaux fixés sur le socle 68 et orientés sensiblement axialement. Le premier isolant 16 présente ainsi l'aspect d'une 35 cage cylindrique. 3048136 7 Le doigt 70 est situé sensiblement au centre du logement 14 en vue selon l'axe' d'insertion D lorsque le premier isolant 16 est inséré dans le logement. Le doigt 70 comporte une extrémité distale 72 sensiblement située au centre de l'anneau 64. Le doigt 70 est par exemple sensiblement cylindrique. 5 Le doigt 70 et l'anneau 64 définissent un écart radial E avantageusement inférieur ou égal à 3 mm de manière à empêcher un opérateur (non représenté) d'introduire son doigt dans le logement 14 entre le doigt 70 et les lamelles 26. Le deuxième isolant 18 (figures 2 et 3) comporte une tête 74 et une tige 76 adaptée pour être introduite dans le logement 56 du contact mâle 5. Le deuxième isolant 10 18 définit un logement 78 s'étendant axialement et débouchant sur la tête 74. Le logement 78 est adapté pour recevoir le doigt 70 du premier isolant 16 dans la position insérée du connecteur électrique 1. Le fonctionnement du connecteur 1 se déduit de sa structure et va être décrit ci-après. 15 Lorsque le connecteur électrique 1 est en fonctionnement, les câbles électriques (non représentés) précédemment mentionnés sont reçus dans les logements 24 et 50. Le premier isolant 16 et le deuxième isolant 18 ont été préalablement insérés respectivement dans le contact femelle 10 et le contact mâle 5 selon l'axe d'insertion D. Pour ce faire, les attaches 66 sont insérées dans les fentes 34 jusqu'à ce que 20 l'anneau 64 masque les extrémités distales 38 des lamelles 26. Le socle 68 est alors fixé dans le corps 22 par coincement, ou en variante par encliquetage. Pour installer le deuxième isolant électrique 18, la tige 76 est introduite dans le logement 56 de la partie insérable 12 selon l'axe d'insertion D, jusqu'à ce que la tête 74 recouvre l'extrémité distale 20. 25 Le connecteur électrique 1 est alors prêt à l'usage. On rappelle que les gaines extérieures (non représentées) protègent l'opérateur contre tout contact intempestif dans le sens radial avec le contact mâle 5 ou le contact femelle 10. Le premier isolant électrique 16 protège des extrémités distales 38 du contact 30 femelle 10. L'anneau 64 et le doigt 70 coopèrent pour empêcher l'opérateur d'introduire son doigt dans le logement 14. Toutefois, grâce à sa structure en forme de cage, le premier isolant électrique 16 n'empêche pas le contact électrique entre les lamelles 26 et la surface radialement extérieure 58 de la portion de contact 52 de la partie insérable 12. De même, le deuxième isolant électrique 18 empêche l'opérateur de toucher 35 l'extrémité distale 20 de la partie insérable 12. 3048136 8 Le contact électrique 1 est alors dans la position non insérée représentée sur la figure 1. Le contact mâle 5 est alors inséré dans le logement 14 selon l'axe d'insertion D. La portion distale 54 de la partie insérable 12 (figure 4) franchit l'ouverture distale 5 40 du logement 14. Les extrémités distales 38 des lamelles 26 viennent alors en contact de la portion distale 54, car le premier diamètre Ad2 est inférieur ou égal au diamètre distal Bd2. Puis, l'insertion proprement dite commence. La portion de contact 52 pénètre dans le logement 14, ce qui provoque un écartement radial des extrémités distales 38 des 10 lamelles 26. Cet écartement radial est limité par l'action de l'organe de contention 28. Pendant l'insertion, l'organe de contention 28 se dilate, tout en appliquant une pression centripète sur les lamelles 26. Cette pression contribue à plaquer les faces radialement intérieures 42 des lamelles 26 sur la portion de contact 52 de la partie insérable 12. Lorsque la portion de contact 52 est totalement insérée dans le logement 14, 15 l'ouverture distale 40 du logement se situe axialement au niveau de l'extrémité proximale 60 de la portion de contact. L'ouverture distale 40 présente alors une ouverture ayant le deuxième diamètre Ad2' (figure 3). On comprend que le deuxième diamètre Ad2' soit sensiblement égal au diamètre proximal Bd1. Le contact électrique est également très bon du côté du fond du logement 14, car 20 le diamètre d'ouverture Ad1 est inférieur ou égal au diamètre distal Bd2. Dans la position insérée représentée sur la figure 3, les lamelles 26 sont parfaitement plaquées sur la portion de contact 52, dont elles épousent la surface radialement extérieure 58, avantageusement depuis l'extrémité distale 62 jusqu'à l'extrémité proximale 60 de la portion de contact. Le contact électrique est excellent. 25 Lors de l'insertion, le doigt 70 du premier isolant électrique 16 pénètre dans le logement 78 du deuxième isolant électrique 18, de sorte que les isolants électriques 16, 18 ne font pas obstacle à l'insertion. Dans la position insérée (figure 3), le connecteur électrique 1 présente une grande stabilité mécanique grâce à la structure des lamelles 26 et à l'action de l'organe de 30 contention 28. En outre, l'insertion du contact mâle 5 dans le contact femelle 10 reste très facile du fait de la flexibilité des lamelles 26 et de l'élasticité de l'organe de contention 28. Le connecteur électrique 1 est de ce fait extrêmement performant, tant en ce qui concerne la facilité d'insertion que la stabilité mécanique à la fois instantanée et dans la durée. 35 Du fait de sa structure relativement simple, sans interface, le connecteur électrique 1 présente un coût de fabrication modeste. 3048136 9 Enfin, grâce aux isolants électriques 16, 18, l'opérateur est protégé pendant la manipulation du connecteur électrique 1. REVENDICATIONS1.- Connecteur électrique (1) comportant un contact mâle (5) et un contact femelle (10) mobiles entre une position non insérée, dans laquelle le contact mâle (5) est à l'écart du contact femelle (10), et une position insérée, dans laquelle une partie insérable (12) électriquement conductrice du contact mâle (5) est insérée selon un axe d'insertion (D) dans un logement (14) défini par le contact femelle (10), le contact femelle (10) comportant : - un corps (22) électriquement conducteur, - une pluralité de lamelles (26) faisant saillie axialement à partir du corps (22) et réparties angulairement autour de la partie insérable (12) dans la position insérée, les lamelles (26) étant électriquement conductrices et flexibles radialement, le corps (22) et les lamelles (26) définissant ledit logement (14), et - au moins un organe de contention (28) annulaire disposé sur des faces radialement extérieures (30) des lamelles (26) et adapté pour exercer une pression radiale centripète sur les lamelles (26) dans la position insérée, les lamelles (26) ayant des faces radialement intérieures (42) plaquées contre la partie insérable (12) dans la position insérée. 2.- Connecteur électrique (1) selon la revendication 1, dans lequel la partie insérable (12) comprend au moins une portion de contact (52) sur laquelle les lamelles (26) sont plaquées dans la position insérée, la portion de contact (52) comportant une extrémité proximale (60) ayant un diamètre proximal (Bd1), les lamelles (26) définissant une ouverture distale (40) du logement (14), l'ouverture distale (40) ayant un premier diamètre (Ad2) dans la position non insérée, et un deuxième diamètre (Ad2') supérieur dans la position insérée, le premier diamètre d'ouverture (Ad2) étant strictement inférieur au diamètre proximal (Bd1), et le deuxième diamètre d'ouverture (Ad2') étant sensiblement égal au diamètre proximal (Bd1). 3.- Connecteur électrique (1) selon la revendication 2, dans lequel la portion de contact (52) comporte une extrémité distale (62) ayant un diamètre distal (Bd2), les lamelles (26) définissant un fond (32) du logement, le fond (32) ayant un diamètre d'ouverture (Ad1) inférieur ou égal au diamètre distal (Bd2), de préférence inférieur au diamètre distal (Bd2). 4.- Connecteur électrique (1) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le premier diamètre d'ouverture (Ad2) est inférieur ou égal, de préférence inférieur, au diamètre distal (Bd2), la partie insérable (12) comprenant en outre une portion distale (54) 3048136 11 radialement plus mince que le diamètre distal (Bd2) pour être introduite dans l'ouverture du logement (14). 5.- Connecteur électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel la portion de contact (52) comporte une surface radialement extérieure (58) 5 cylindrique ou tronconique. 6.- Connecteur électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'organe de contention (28) comprend une lame (44) recourbée en forme de « C », la lame (44) passant de préférence dans des rainures circonférentielles (36) formées par les faces radialement extérieures (30) des lamelles (26). 10 7.- Connecteur électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre un premier isolant électrique (16) adapté pour être inséré dans le logement (14) du contact femelle (10) pour protéger un utilisateur du connecteur électrique (1), le premier isolant (16) comprenant : - un anneau (64) adapté pour coiffer des extrémités distales (38) des lamelles 15 (26), et - des attaches (66) s'étendant axialement à partir de l'anneau (64) et prévues pour s'insérer entre les lamelles (26) pour fixer le premier isolant (16) sur le contact femelle (10). 8.- Connecteur électrique (1) selon la revendication 7, dans lequel le premier 20 isolant (16) comprend en outre : - un socle (68) situé axialement à l'opposé de l'anneau (64), et - un doigt (70) s'étendant axialement à partir du socle (68) vers l'anneau (64), le doigt (70) étant situé sensiblement au centre du logement (14) en vue selon l'axe d'insertion (D). 25 9.- Connecteur électrique (1) selon la revendication 8, dans lequel chaque attache (66) forme un barreau fixé sur le socle (68) et orienté sensiblement axialement. 10.- Connecteur électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant en outre un deuxième isolant électrique (18) adapté pour recouvrir une extrémité distale (20) de la partie insérable (12), le deuxième isolant électrique (18) étant 30 adapté pour être fixé sur cette extrémité distale (20), de préférence par insertion d'une tige (76) du deuxième isolant (18) selon l'axe d'insertion (20) dans la partie insérable (12). 35