Brevet FR3038782A1 — publié le 20170113

Boîtier étanche et procédé de connexion de ce boîtier à un câble électrique [1] L'invention concerne le domaine des véhicules automobiles et plus 5 particulièrement le domaine des boîtiers pour dispositif à courant fort. [2] Des circuits à courant fort (jusqu'à 200A par exemple) ont été développés par l'industrie automobile, par exemple pour les véhicules hybrides, pour les systèmes de démarrage et d'arrêt automatiques du moteur lorsque le véhicule est à l'arrêt (système « start & stop » selon la terminologie anglo-saxonne), etc. 10 [003] Ces circuits comportent parfois des composants placés dans le compartiment moteur et il est donc nécessaire que ceux-ci soient protégés, avec une grande efficacité, de l'humidité, voire des projections de liquides. A cette fin, certains de ces composants sont placés dans des boîtiers et ces boîtiers doivent correspondre à des spécifications de type IP9K et IPx7. Autrement dit, ils doivent être suffisamment 15 étanches pour passer avec succès des tests de projection d'eau et d'immersion dans l'eau. [4] Les zones de passage du courant entre d'une part, les circuits et dispositifs logés dans un boîtier étanche, et d'autre part un circuit, harnais ou faisceau électrique extérieur au boîtier, doivent donc permettre la conduction de hautes intensités 20 électriques, tout en formant une barrière suffisamment étanche pour répondre aux exigences mentionnées ci-dessus. [5] A cette fin, on utilise généralement des connecteurs étanches. Cependant, le demandeur a recherché une solution plus économique que l'utilisation d'une connectique étanche. 25 [006] Ainsi, il est proposé selon l'invention, un boîtier étanche logeant au moins un élément de conduction de courant fort. Un tel élément est par exemple une barre rigide métallique (aussi appelée « busbar » selon la terminologie anglo-saxonne), mais il peut également s'agir d'une tresse munie d'une cosse, un shunt ou tout autre élément approprié pour la conduction de courants au niveau des intensités requises 30 par l'application pour laquelle est utilisé le boîtier. Le boîtier comporte également une bague métallique électriquement conductrice, logée dans une cavité ménagée dans une paroi du boîtier. Cette bague comprend une surface inférieure orientée vers 3038782 2 l'intérieur du boîtier et en contact électrique avec l'élément de conduction de courant fort. Par exemple, la bague se présente sous forme d'un cylindre creux avec une surface inférieure et une surface supérieure essentiellement perpendiculaires à l'axe longitudinal du cylindre. Les surfaces respectives de la bague et de l'élément de conduction de courant fort, en contact l'une avec l'autre sont bien plaquées l'une sur l'autre afin d'assurer une bonne conduction du courant entre ces deux pièces. [007] En outre, une barrière étanche à l'eau est réalisée entre une surface périphérique de la bague et la cavité dans laquelle elle est logée. Par exemple, si la bague est cylindrique, elle comporte une surface externe cylindrique convexe et la cavité dans laquelle elle est logée comporte une surface interne cylindrique concave. L'étanchéité entre ces deux surfaces cylindriques peut être assurée par un contact étroit entre les deux (obtenu par surmoulage du boîtier sur la bague par exemple) ou en plaçant un joint entre elles. Par exemple, la surface cylindrique périphérique externe de la bague comporte une gorge externe accommodant un joint d'étanchéité en contact à la fois avec la bague et une surface du boîtier. [0os] Le boîtier peut comporter, en outre, l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes considérée isolément ou en combinaison avec une ou plusieurs autres : [009] - la bague est enfilée sur une cheville, mécaniquement reliée à l'élément de conduction de courant fort ; dans ce cas, une barrière étanche à l'eau peut être réalisée entre une surface interne de la bague et la cheville ; ainsi, une surface cylindrique externe de la cheville peut comporter une gorge accommodant un joint d'étanchéité en contact étanche à la fois avec la bague et avec la cheville ; [0olo] - la cheville est montée à force, et/ou à l'aide de clips ou d'autres moyens de retenue, sur l'élément de conduction de courant fort ; [0011] - la bague peut occuper plusieurs positions le long de la cheville ; par exemple, elle peut coulisser le long de la cheville pour accommoder différentes épaisseurs d'élément de conduction de courant fort ; et [0012] - un circuit imprimé est logé dans le boîtier et l'élément de conduction de courant fort est une barre rigide conductrice électriquement connectée au circuit 30 imprimé. [0013] Selon un autre aspect, l'invention concerne un assemblage comportant un boîtier tel que mentionné ci-dessus et au moins un câble électriquement connecté à 3038782 3 une cosse serrée sur une surface supérieure de la bague. Ainsi, l'essentiel du courant transmis entre l'élément de conduction de courant fort, à l'intérieur du boîtier et le câble passe par la bague, avec une section suffisante. [0014] Selon encore un autre aspect, l'invention concerne un procédé de connexion 5 d'un câble électrique externe à un boîtier à un élément de conduction de courant fort logé dans ce boîtier, dans lequel on intercale une bague conductrice entre une cosse reliée au câble et l'élément de conduction de courant fort pour faire passer un courant électrique entre la cosse et l'élément de conduction de courant fort essentiellement à travers la bague et par le fait que la bague est logée dans une cavité du boîtier avec 10 une barrière étanche à l'eau entre la bague et le boîtier. On peut maintenir et serrer ensemble la cosse, la bague et l'élément de conduction de courant fort à l'aide d'une cheville les traversant. [0015] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée et des dessins annexés sur lesquels : 15 - les figures 1A et 1B représentent, schématiquement en perspective et respectivement sous deux angles différents, un exemple de mode de réalisation d'un boîtier selon l'invention ; - la figure 2 représente schématiquement en perspective, et de manière éclatée, le boîtier des figures 1A et 1B ; 20 - la figure 3 représente schématiquement en perspective et en coupe transversale, le boîtier des figures 1A, 1B et 2 ; et - la figure 4 représente schématiquement en coupe longitudinale, le boîtier des figures précédentes. [0016] Sur ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner des 25 éléments identiques ou similaires. [0017] L'invention est illustrée dans la suite à l'aide d'un exemple de mode de réalisation particulier d'un boîtier 1 étanche pour circuit imprimé, mais ce type de boîtier et les dispositions décrites ci-dessous, peuvent s'appliquer à d'autres boîtiers étanches logeant d'autres types de dispositifs. [0018] Ce mode de réalisation est représenté en particulier sur les figures 1A et 1B. Le boîtier 1 comporte un caisson 2 fermé par un couvercle 3. 3038782 4 [0019] Le boitier 1 fait partie d'un assemblage 100 comprenant également quatre câbles 4 chacun respectivement connectés électriquement à une cosse 5. Chaque cosse 5 est logée dans une alvéole 6 du caisson 2, dans laquelle elle est maintenue grâce à un écrou 7. 5 [0020] Comme représenté sur la figure 2, un circuit imprimé 8 est logé dans le boîtier 1. Trois barres rigides métalliques 9 et un shunt 10 sont montés sur le circuit imprimé 8, auquel ils sont électriquement connectés. [0021] Sur chaque barre rigide métallique 9 et sur le shunt 10 est montée une cheville 11 métallique. Chaque cheville 11 comporte une tête 12 (voir figures 3 et 4) 10 et une tige 13 avec une portion lisse 13a (c'est-à-dire dont la surface cylindrique est lisse) et une portion filetée 13b (c'est-à-dire dont la surface cylindrique comporte un filetage). La portion filetée 13b se trouve vers une extrémité longitudinale de la tige 13 opposée à la tête 12. [0022] Sur chaque cheville 11 est enfilée une bague 14. Chaque bague 14 est par 15 exemple constituée de laiton. La bague 14 a une forme de cylindre creux, elle comporte une surface cylindrique périphérique externe convexe 15 munie d'une gorge 16 accommodant un joint torique 17, une surface cylindrique interne 18 concave, ainsi qu'une surface inférieure 19 et une surface supérieure 20, planes et perpendiculaires à l'axe longitudinal du cylindre. 20 [0023] La surface cylindrique de chaque portion lisse 13a de la cheville 11 comporte une autre gorge 21 accommodant un autre joint torique 22. [0024] Sur chaque cheville 11 sont également enfilés une cosse 5 et un écrou 7. [0025] Comme représenté sur la figure 3, lorsque l'écrou 7 est vissé et serré sur la portion filetée 13b, la bague 14 et la cosse 5, d'une part, et la bague 14 et la barre 25 rigide métallique 9 ou le shunt 10, d'autre part, sont serrés l'un sur l'autre et maintenus sur chaque cheville 11 grâce à un écrou 7. Plus précisément, la barre métallique 9 ou le shunt 10, la bague 14 et la cosse 5 sont serrés ensemble entre la tête 12 de la cheville 11 et l'écrou 7. Les surfaces planes inférieure 19 et supérieure 20 de la bague 14 sont chacune respectivement au contact d'une surface plane 30 correspondante de la barre rigide métallique 9 ou du shunt 10, d'une part, et de la cosse 5, d'autre part. La conduction des courants forts peut ainsi s'effectuer de manière optimale, sur une section importante et sans échauffement. 3038782 5 [0026] Comme on peut le voir également sur la figure 3, chaque bague 14 est logée dans une cavité 23 du boîtier 1. Le joint torique 17 forme une barrière étanche entre le boîtier 1 et la bague 14. Le joint torique 22 forme une barrière étanche entre la bague 14 et la portion lisse 13a de la cheville 11. 5 [0027] Par ailleurs, un joint interfacial 24 assure l'étanchéité du boîtier 1 entre le caisson 2 et le couvercle 3. Ainsi, l'étanchéité du boîtier 1 est assurée à la fois par les joints toriques 17, 22 au niveau des bagues 14 et par le joint interfacial 24. [0028] Comme on peut le voir sur la figure 4, les bagues 14 peuvent être placées plus ou moins haut dans les cavités 23, le long de leur cheville 11 respective, puisque 10 les joints toriques 17, 22, placés dans leur gorge respective 16, 21, maintiennent l'étanchéité sur les surfaces cylindriques qui leur font face. Cette disposition permet d'accommoder des éléments de conduction de courant fort 9, 10 de différentes épaisseurs. L'épaisseur des éléments de conduction de courant fort 9, 10 peut ainsi varier de plusieurs millimètres sans qu'il soit nécessaire d'utiliser les pièces 15 différentes pour compenser les variations d'épaisseur. Ceci simplifie et rend moins coûteux la fabrication et l'assemblage des boîtiers. [0029] Le procédé de connexion et de câblage du boîtier 1 peut s'effectuer en au moins deux étapes : une première étape au cours de laquelle les chevilles 11 et les bagues 14 sont montées sur le boîtier 1, et une deuxième étape, éventuellement 20 réalisée par un autre industriel, au cours de laquelle les câbles 4 et les écrous 7 sont montés sur le boîtier 1. Entre ces deux étapes, les bagues sont maintenues dans leur cavité 13 respective grâce aux joints toriques 17, 22 qui exercent une friction suffisante sur les surfaces cylindriques qui leur font face. Alternativement ou en complément, des protubérances et/ou des encoches sur les bagues 14 et/ou les 25 cavités 23 permettent de maintenir les bagues 14 dans ces dernières. REVENDICATIONS1. Boîtier étanche logeant au moins un élément de conduction de courant fort (9,10), caractérisé par le fait qu'il comprend - une bague (14) métallique électriquement conductrice, logée dans une cavité (23) ménagée dans une paroi du boîtier (1), cette bague (14) comprenant une surface inférieure (19) orientée vers l'intérieur du boîtier (1) et en contact électrique avec l'élément de conduction de courant fort (9,10) et - une barrière étanche à l'eau entre une surface périphérique externe (15) de la bague (14) et la cavité (23) dans laquelle elle est logée. 2. Boîtier selon la revendication 1, dans lequel la surface périphérique externe (15) de la bague (14) comporte une gorge externe (16) accommodant un joint d'étanchéité (17) en contact à la fois avec la bague (14) et une surface du boîtier (1). 3. Boîtier selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la bague (14) est enfilée sur une cheville (11), mécaniquement reliée à l'élément de conduction de courant fort (9,10). 4. Boîtier selon la revendication précédente, dans lequel une barrière étanche à l'eau est réalisée entre une surface cylindrique interne (18) de la bague (14) et la cheville (11). 5. Boîtier selon la revendication précédente, dans lequel la surface cylindrique de la cheville comporte une gorge (21) accommodant un joint d'étanchéité (22) en contact à la fois avec la bague (14) et avec la cheville (11). 6. Boîtier selon la revendication précédente, dans lequel la cheville (11) est montée à force sur l'élément de conduction de courant fort (9,10). 3038782 7 7. Boîtier selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la bague (14) peut occuper plusieurs positions le long de la cheville (11). 8. Boîtier selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un circuit 5 imprimé (8) est logé dans le boîtier (1) et l'élément de conduction de courant fort (9,10) est une barre rigide conductrice (9) électriquement connectée au circuit imprimé (8). 9. Assemblage comportant un boîtier selon l'une des revendications précédentes 10 et au moins un câble (4) électriquement connecté à une cosse (5) serrée sur une surface supérieure (20) de la bague (14). 10. Procédé de connexion d'un câble électrique (4) externe à un boîtier (1) à un élément de conduction de courant fort (9,10) logé dans ce boîtier (1), 15 caractérisé par le fait que l'on intercale une bague (14) conductrice entre une cosse (5) reliée au câble (4) et l'élément de conduction de courant fort (9,10) pour faire passer un courant électrique entre la cosse (5) et l'élément de conduction de courant fort (9,10) essentiellement à travers la bague (14) et par le fait que la bague (14) est logée dans une cavité (23) du boîtier (1) avec une 20 barrière étanche à l'eau entre la bague (14) et le boîtier (1). 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel on maintient serrés ensemble la cosse (5), la bague (14) et l'élément de conduction de courant fort (9,10) à l'aide d'une cheville (11) les traversant. 25