Brevet FR3099650A1 — publié le 20210205

Description Titre de l'invention : Contact de puissance à portion de sertissage améliorée Domaine technique [0001] L'invention concerne le domaine de la connectique automobile et plus particu- lièrement le domaine de la connectique de puissance pour véhicule automobile. Etat de la technique [0002] Dans le domaine des véhicules automobiles et notamment des véhicules électriques, hybrides ou hybrides rechargeables, des courants forts peuvent être transmis dans des réseaux de câblage et/ou des circuits électriques de puissance (du véhicule lui-même ou reliés au véhicule) tels que ceux interconnectant entre eux, des éléments tels qu'une borne de recharge, une batterie, un moteur, un convertisseur de tension, etc. Lorsque qu'il est nécessaire d'intégrer des connecteurs dans les réseaux de câblage destinés à transmettre des courants forts, ces connecteurs doivent être munis de bornes ou contacts de taille et de section suffisamment importantes pour transmettre ces courants forts sans échauffement excessif. A cette fin, les contacts des connecteurs de puissance actuels sont généralement usinés par exemple par décolletage dans des barreaux de cuivre (ou un alliage de cuivre) massif, puis revêtus au moins sur certaines zones d'un métal tel que de l'argent et/ou de l'or. [0003] Pour certaines applications, par exemple pour des prises de charge destinées à des charges rapides, l'industrie de la connectique de puissance pour véhicule automobile a besoin de relier les contacts à des câbles dont la section est importante. Mais pour éviter les échauffements excessifs, il faut que la liaison entre un contact et un câble soit la moins résistive possible. [0004] Il est proposé ci-dessous une contribution à l'amélioration du sertissage d'un contact de puissance sur un câble. Résumé de l'invention [0005] Plus précisément, il est proposé d'agir au niveau de la portion de sertissage de contacts mâles ou femelles. [0006] Plus précisément encore, il est proposé un contact de puissance comprenant une portion de contact et une portion de sertissage. Ce contact est formé dans un matériau électriquement conducteur (par exemple en cuivre ou un alliage de cuivre). La portion de sertissage comporte un culot avec une paroi cylindrique fermée (c'est-à-dire continue autour d'un axe longitudinal) s'étendant selon une direction longitudinale, entre d'une part, un fond en continuité de matière avec la portion de contact, et d'autre part, une extrémité ouverte. 2 [0007] En outre, la portion de sertissage comporte également au moins une broche venue de matière avec le culot, s'étendant, essentiellement parallèlement à la direction longitudinale, à l'intérieur du culot, à partir du fond du culot et en direction de l'extrémité ouverte. [0008] Ainsi, grâce à la broche, on augmente la surface de contact entre le contact et un câble, notamment un câble multibrin. La surface de contact comprend en effet essentiellement, la surface interne de la paroi cylindrique du culot, à laquelle la surface externe de la broche a été ajoutée, ces deux surfaces étant en contact avec le câble. [0009] Cc contact comporte également éventuellement l'une et/ou l'autre des caracté- ristiques suivantes considérées chacune indépendamment l'une de l'autre ou en combinaison d'une ou plusieurs autres : [0010] - il est formé par enlèvement de matière à partir d'un barreau de cuivre ou d'un alliage de cuivre ; alternativement il est formé par matriçage à chaud ou à froid ; [0011] - le culot est adapté pour recevoir avant sertissage un câble dont la section transversale est supérieure ou égale à 35 millimètres carrés ; mais il faut noter que la valeur de 35 millimètres carrés pour la section de câble représente une valeur à partir de laquelle la mise en oeuvre d'un tel contact est particulièrement avantageuse ; cependant des contacts seraient concevables avec un culot de forme semblable à celle mentionnée plus haut, et avec des dimensions adaptées pour des câbles ayant une section dont la valeur serait inférieure à 35 millimètres carrés, par exemple à partir de 6 millimètres carrés ; [0012] - chaque broche a une forme essentiellement cylindrique, sur une portion principale qui se prolonge par une portion de terminaison dont la section diminue depuis la portion principale vers une extrémité libre ; alternativement, chaque broche ou au moins une broche a une forme qui n'est pas cylindrique (par exemple avec une section en forme de croix) sur toute ou partie de sa longueur ; [0013] - le culot comporte une surface interne avec des dentelures ; [0014] la broche comporte une surface externe avec des dentelures ; [0015] un câble multibrin est inséré clans le culot et la portion de sertissage est écrasée avec une section transversale en forme de « W ». [0016] 11 est également proposé un procédé de sertissage dans lequel : [0017] - on fournit un contact tel que mentionné ci-dessus, [0018] - on fournit un câble multibrin, [0019] - on insère une extrémité dénudée du câble multibrin clans le culot, et [0020] - on écrase la portion de sertissage entre une enclume et un poinçon pour compacter les brins du câble, clans le culot et autour de chaque broche. [0021] Ce procédé comporte également éventuellement l'une et/ou l'autre des caracté- ristiques suivantes considérées chacune indépendamment l'une de l'autre ou en com- 3 binaison d'une ou plusieurs autres : [0022] - on introduit, avant son insertion dans le culot, l'extrémité dénudée du câble multibrin dans une préforme comportant au moins une broche dont l'emplacement correspondant essentiellement à celui d'une broche du culot, afin de faciliter son insertion ultérieure dans le culot ; [0023] - l'enclume et le poinçon sont adaptés pour donner à la portion de sertissage écrasée une section transversale en forme de « W ». [0024] Tl est également proposé un outil pour la mise en oeuvre du procédé mentionné ci- dessus, comportant une préforme comportant au moins une broche correspondant à la forme et à l'emplacement d'une broche du contact. Brève description des dessins [0025] D'autres caractéristiques, buts et avantages du contact mentionné ci-dessus appa- raîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : [fig.1] représente schématiquement, en élévation latérale, un exemple de mode de réalisation d'un contact mâle serti sur une extrémité d'un câble ; [fig.2] représente schématiquement en perspective le contact illustré par la figure 1 ; [fig.3] représente schématiquement en coupe des opérations de mise en forme, sur une préforme, d'une extrémité libre d'un câble multibrin ; [fig.4] représente schématiquement en coupe une opération de sertissage d'un contact tel que celui illustré par la figure 2, sur une extrémité d'un câble, par exemple préparée par une opération telle que celle illustrée par la figure 3 ; [fig.5] représente schématiquement une section transversale d'une portion de sertissage d'un contact tel que celui illustré par la figure 2, après une opération de sertissage telle que celle illustrée par la figure 4 ; [fig.6] représente schématiquement en coupe la portion de sertissage d'un contact tel que celui illustré par la figure 2. Description détaillée 100261 Bien entendu, comme l'invention porte essentiellement sur la portion de sertissage d'un contact de puissance, dans un but de concision, seul un exemple de contact mâle parmi de nombreux autres exemples de contacts mâles et femelles de puissance est décrit ci-dessous. 100271 Le contact 1 décrit ci-dessous est par exemple utilisé comme contact de puissance pour prise de charge pour véhicule électrique ou pour véhicule hybride rechargeable. Autrement dit, il est destiné à être relié électriquement à un câble électrique 100 et monté dans un boîtier de prise de charge (non-représenté). Cependant, un contact 1 de ce type peut être utilisé dans d'autres applications que celle correspondant à une prise de charge. [0028] Comme représenté sur la figure 1, le contact 1 présente essentiellement une symétrie cylindrique de révolution, autour d'un axe central longitudinal A. Cet axe central longitudinal A est parallèle à un axe ou une direction de connexion (ou encore d'accouplement) de ce contact mâle 1 avec un contact femelle (non-représenté). [0029] Ce contact 1 est réalisé par exemple par décolletage à partir d'un barreau massif de matériau conducteur, tel qu'un alliage de cuivre. Le contact 1 est alors essentiellement monobloc (seul un capuchon en matière plastique est éventuellement ajouté pour une protection IP2X). [0030] Ce contact 1 comporte une extrémité avant 2 et une extrémité arrière 3 (« avant » et « arrière » font référence à la direction de connexion, l'extrémité avant correspondant à celle par laquelle la broche du contact mâle est introduite dans un contact femelle). Ce contact 1 comporte ainsi depuis son extrémité avant 2, vers son extrémité arrière 3, une portion de contact 4 et une portion de sertissage 5. La portion de contact 4 est destinée à établir une connexion électrique avec un contact femelle. La portion de sertissage 5 est destinée à recevoir l'extrémité libre d'un câble 100 électrique et établir une connexion électrique avec celle-ci. [0031] Le câble 100 est par exemple un câble multibrin, formé de plusieurs brins 110 constitués d'un matériau conducteur (par exemple du cuivre, de l'aluminium ou un alliage de l'un ou de l'autre de ces métaux). Le câble 100 est recouvert d'une gaine 120 de matériau isolant. L'extrémité libre du câble 100 est dénudée avant d'être introduite dans la portion de sertissage 5. [0032] Selon l'exemple du contact 1 représenté sur la figure 2, la portion de sertissage comprend un culot 11 qui comporte par exemple une paroi cylindrique 6, un fond 7 et une broche 8. La paroi cylindrique 6 est fermée sur elle-même. Autrement dit, elle est continue autour de l'axe central longitudinal A. La paroi cylindrique 6 comporte une surface interne 9 et une surface externe 10. Le fond 7 est en continuité de matière avec la portion de contact 4. Le fond 7 obture l'une des extrémités longitudinales du culot 11, et comporte une surface interne essentiellement perpendiculaire à l'axe central longitudinal A, tandis que l'autre extrémité longitudinale est ouverte. Un bord 12 s'étend sur l'épaisseur de la paroi 6, perpendiculairement à l'axe central longitudinal A, entre la surface externe 10 et la surface interne 9, autour de l'ouverture arrière du culot 11. Au moins entre ce bord 12 et la surface interne 9, le culot 11 comporte un biseau 13 circulaire, facilitant l'insertion de l'extrémité dénudée du câble 100. [0033] La broche 8 est venue de matière avec le culot 11. Elle s'étend essentiellement paral- lèlement à l'axe central longitudinal A à l'intérieur du culot 11. Plus particulièrement, la broche 8 s'étend depuis la surface interne du fond 7 du culot 11 en direction de l'extrémité ouverte du culot 11. La broche 8 a une forme essentiellement cylindrique sur une portion principale 14 qui se prolonge par une portion de terminaison 15 dont la section diminue depuis la portion principale 14 vers une extrémité libre. La broche 8 présente une surface externe 16. [0034] La surface interne 9 de la paroi cylindrique 6 du culot 11 et la surface externe 16 de la broche 8 comportent des dentelures 17 (voir également la figure 6). Ces dentelures 17 sont adaptées pour améliorer la qualité de contact entre le culot 11 et les brins 110 du câble 100 et pour ne pas gêner l'insertion de l'extrémité dénudée du câble 100 dans le culot 11. Toutefois, ces dentelures 17 sont facultatives ou n'être présentent que sur le culot 11 ou sur la broche 8. [0035] Comme représenté sur la figure 3, afin de faciliter l'insertion de l'extrémité dénudée du câble 100 dans le culot 11, le procédé de sertissage du contact sur le câble, peut comporter une opération au cours de laquelle, avant son insertion dans le culot 11, l'extrémité dénudée du câble 100 multibrin est introduite dans une préforme 200. Cette préforme 200 fait partie d'un outil automatisé par exemple. Cette préforme 200 présente un culot 210 et une broche 220 dont les dimensions sont voisines de celles du culot 11 et de la broche 8 du contact 1. Par contre, la préforme 200 comporte des surfaces biseautées 230 adaptées pour ramener l'extrémité des brins 110 du câble 100 dans un volume et avec une forme proches de ceux que les brins 110 devront avoir dans le culot 11 du contact 1. [0036] Comme illustré par la figure 4, après cette mise en forme éventuelle à l'aide de la préforme illustrée par la figure 3, l'extrémité dénudée du câble 100 est introduite dans le culot 11 du contact 1 avant que la portion de sertissage 5 ne subisse une déformation entre une enclume 400 et un poinçon 410 adaptés. [0037] Le résultat de cette déformation est représenté sur la figure 5, pour un contact dont les dimensions du culot 11 sont les suivantes (avant sertissage) : [0038] - Diamètre interne du culot 11 : 8,2 mm ; [0039] - Diamètre externe de la broche 8 2 mm ; [0040] - Longueur de la cavité interne au culot 11 : 15 mm [0041] - Section du câble 100: 50 mm2. [0042] Après sertissage, la zone écrasée a une section transversale en forme de « W ». Au niveau de la zone médiane M, les brins 110 ont été compressés de 22% pai- rapport à leur état avant sertissage. Comme la compression est relativement homogène, ce taux de compression de 22% se retrouve également sur l'ensemble des brins 110 sur lesquels est serti le contact 1. [0043] A titre de comparaison, sans la broche 8, le taux de compression dans la même zone est seulement de 10%. Après sertissage, la section de chaque brin 110 dans l'ensemble de la portion de sertissage 5 est essentiellement hexagonale, ce qui correspond à un remplissage en nid d'abeille et témoigne d'un taux de compression optimal. 6 [0044] La résistance de contact entre le câble 100 et le contact 1 a diminué de 25%. passant par exemple de 25 microOhms à 18,7 microOhms par exemple. [0045] Le contact 1 décrit ci-dessus peut présenter de nombreuses variantes différant de celle décrite ci-dessus par des dimensions différentes, des matériaux différents, des formes différentes et/ou un nombre de broche 8 différent. 7 REVENDICATIONS[Revendication 1] Contact de puissance comprenant une portion de contact (4) et une portion dc sertissage (5), ce contact (1) étant formé dans un matériau électriquement conducteur, la portion dc sertissage (5) comportant un culot (11) avec une paroi (6) cylindrique fermée s'étendant selon une direction longitudinale (A), entre d'unc part, un fond (7) en continuité de matière avec la portion de contact (4), et d'autre part, une extrémité ouverte, caractérisé par le fait que la portion de sertissage (5) comporte également au moins une broche (8) venue de matière avec le culot (11), s'étendant, essentiellement parallèlement à la direction longitudinale (A) à l'intérieur du culot (11), à partir du fond (7) du culot (11) en direction de l'extrémité ouverte. [Revendication 2] Contact selon la revendication 1, formé par enlèvement de matière à partir d'un barreau de cuivre ou d'un alliage de cuivre. [Revendication 3] Contact selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le culot (11) est adapté pour recevoir avant sertissage un câble (100) dont la section transversale est supérieure ou égale à 35 millimètres carrés. [Revendication 4] Contact selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque broche (8) a une forme essentiellement cylindrique sur une portion principale (14) qui se prolonge par une portion de terminaison (15) dont la section diminue depuis la portion principale (14) vers une extrémité libre. [Revendication 5] Contact selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le culot (11) comporte une surface interne (9) avec des dentelures (17). [Revendication 6] Contact selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la broche (8) comporte une surface externe (16) avec des dentelures (17). [Revendication 7] Contact selon l'une des revendications précédentes, dans le culot (11) duquel est inséré un câble (100) multibrin et dans lequel la portion de sertissage (5) est écrasée avec une section transversale en forme de « -'7^7 ». [Revendication 8] Procédé de sertissage dans lequel on fournit un contact (1) selon l'une des revendications 1 à 6, on fournit un câble multibrin (100), on insère une extrémité dénudée du câble multibrin (100) dans le culot (11), et on écrase la portion de sertissage (5) entre une enclume (400) 8 et un poinçon (410) pour compacter les brins (110) du câble (100), dans le culot (11) et autour de chaque broche (8). [Revendication 9] [Revendication 10] [Revendication 11] Procédé de sertissage selon la revendication 8, dans lequel on introduit, avant son insertion dans le culot (11), l'extrémité dénudée du câble multibrin (100) dans une préforme (200) comportant au moins une broche (220) dont l'emplacement correspondant essentiellement à celui d'une broche (8) du culot (11), afin de faciliter son insertion ultérieure dans le culot (11). Procédé de sertissage selon la revendication 8 ou 9, dans lequel l'enclume (400) et le poinçon (410) sont adaptés pour donner à la portion de sertissage (5) écrasée une section transversale en forme de « W ». Outil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendication 8 à 10, comportant une préforme (200) comportant au moins une broche (220) dont l'emplacement correspondant essentiellement à celui d'une broche du contact (1).