Brevet FR3099303A1 — publié le 20210129

Description Titre de l'invention : Contact de puissance femelle 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 (les 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 massif. [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 de plus en plus importante. Elle a aussi besoin de contacts présentant eux-mêmes des sections de matière plus importantes pour s'adapter à des intensités de courant plus importantes (voir avoir des charges plus rapides) sans toutefois risquer des échauffements excessifs. [0004] Mais dès lors que les contacts deviennent plus gros, les forces d'insertion dé- veloppées lors de l'accouplement des contacts mâles et femelles, deviennent également plus grandes, ce qui peut présenter un inconfort au plan de l'ergonomie des connecteurs. [0005] 11 est proposé ci-dessous une contribution à l'amélioration de l'ergonomie des connecteurs de puissance. Résumé de l'invention 100061 11 est proposé d'agir au niveau du connecteur femelle et en particulier au niveau des contacts femelles de ce type de connecteur. 100071 Plus particulièrement, il est proposé un contact femelle de puissance apte à recevoir un contact mâle de puissance en vue de réaliser une connexion électrique suivant une direction de connexion. Ce contact femelle comporte une extrémité avant et une extrémité arrière. Ce contact femelle comporte ainsi depuis son extrémité avant, vers 2 son extrémité arrière, suivant la direction de connexion, un corps principal et un culot. Le corps principal comporte, à l'arrière, un fut à partir duquel s'étendent loneitudinalement, vers l'extrémité avant, des lames élastiquement flexibles. En outre, au moins une lame comporte une portion amincie radialement. [0008] Ainsi, grâce à la portion amincie, on peut augmenter la flexibilité radiale de la lame qui comporte une telle portion amincie. Il en résulte qu'avec une flexibilité accrue à la hase, d'une ou plusieurs lames, on peut compenser la rigidité générée par un dimensionnel plus important des lames et réduire les efforts d'insertion d'un contact mâle dans un contact femelle. [0009] Ce 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] - la portion amincie est située à la hase de chaque lame, au niveau de sa liaison avec le fut ; [0011] - la portion amincie s'étend sur la totalité de la largeur de la lame ; [0012] - toutes les lames comportent une portion amincie, à leur hase respective, au niveau de leur liaison avec le fut ; [0013] - chaque portion amincie s'étend selon une direction parallèle à la direction de connexion, en partie sur le fut et en partie sur la lame ; alternativement, chaque portion amincie s'étend selon une direction parallèle à la direction de connexion, uniquement sur la lame ; [0014] - chaque portion amincie s'étend radialement, vers l'extérieur du corps principal, à partir de la surface interne du corps principal (cette surface interne étant considérée au niveau des lames hors de la portion amincie) ; [0015] - chaque portion amincie présente une forme complémentaire d'une forme torique coaxiale avec un axe longitudinal parallèle à la direction de connexion ; [0016] - il est réalisé par décolletage à partir d'un barreau de matériau conducteur ; [0017] - il comporte à proximité de son extrémité avant, une bague coaxiale à un axe lon- gitudinal parallèle à la direction de connexion, placée autour de la surface externe du corps principal, cette bague étant radialement élastiquement déformable ; [0018] - il est essentiellement symétrique autour d'un axe longitudinal parallèle à la direction de connexion ; [0019] - le culot a un diamètre interne supérieur ou égal à celui du fût. Brève description des dessins [0020] D'autres caractéristiques, buts et avantages du contact femelle mentionné ci-dessus apparaîtront 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 : 3 Ifig.1 l représente schématiquement en perspective un exemple de mode de réalisation d'un contact femelle ; Ifig.21 représente schématiquement en perspective et en coupe longitudinale le contact femelle illustré par la figure 1 ; Ifig.31 est un diagramme représentant la force de contact normale en fonction de la déformation radiale des lames d'un contact femelle de l'art antérieur ; ce contact femelle de l'art antérieur différant de celui décrit en relation avec les figures 1 et 2, par le fait qu'il ne comporte pas de zone amincie à la base des lames ; les différentes courbes de ce diagramme correspondent respectivement aux différentes forces de contact obtenues chacune respectivement pour chaque lame de ce contact femelle de l'art antérieur ; Ifig.41 est un diagramme semblable à celui de la figure 3 ; mais obtenu pour un contact tel que celui représenté sur les figures 1 et 2. Description détaillée [0021] Un exemple de mode de réalisation du contact femelle 1 est décrit ci-dessous. [0022] Lc contact femelle 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 (non-représenté) et monté dans un boîtier de prise de charge (non-représenté). Cependant, un contact femelle de ce type peut être utilisé dans d'autres applications que celle correspondant à une prise de charge. [0023] Cc contact femelle 1 présente essentiellement une symétrie cylindrique autour d'un axe longitudinal. Cet axe longitudinal est parallèle à un axe ou une direction de connexion A (ou encore d'accouplement) de ce contact femelle 1 avec un contact mâle (par exemple un contact mâle d'une embase montée sur un véhicule ou sur une borne de recharge). [0024] Cc contact femelle 1 est réalisé par exemple par décolletage à partir d'un barreau de matériau conducteur, tel qu'un alliage de cuivre. [0025] Cc contact femelle 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). Cc contact femelle 1 comporte ainsi depuis son extrémité avant 2, vers son extrémité arrière 3, un corps principal 4 et un culot 5. Le corps principal 4 est destiné à recevoir la broche d'un contact mâle et établir une connexion électrique avec celle-ci. Le culot 5 est destiné à recevoir l'extrémité libre d'un câble électrique et établir une connexion électrique avec celle-ci. [0026] A Panière du corps principal 4, le contact femelle 1 comporte un fut 6 à partir duquel s'étendent longitudinalement, vers l'extrémité avant 2, des lames 7 élastiquement flexibles. [0027] Le contact femelle 1 comporte également éventuellement sur sa surface externe 8 une ou plusieurs gorges 9 destinées à recevoir chacune un joint d'étanchéité pour réaliser une étanchéité entre le contact femelle 1 et le boîtier dans lequel il est logé. [0028] Selon l'exemple illustré sur la figure 1, le corps principal 4 comporte six lames 7. Toutefois, selon des variantes, le nombre de lames 7 peut être différent de six. Deux lames 7 voisines sont séparées par un espace 10 s'étendant parallèlement à la direction de connexion A. Mesurée entre la hase 11 de cet espace 10 et son extrémité libre 12, chaque lame 7 a par exemple une longueur L voisine de 32 millimètres. La largeur I de chaque lame est essentiellement constante et est voisine de 5 millimètres, mesurée sur la surface externe 8, selon une direction perpendiculaire à la direction de connexion A. La largeur l' de chaque lame est voisine de 3 millimètres, mesurée sur la surface interne 13, selon cette même direction. [0029] Au voisinage de l'extrémité avant 2, chaque lame 7 comporte une gorge 14 décaissée sur sa surface externe 8 et sur toute sa largeur I. Cette gorge 14 permet de loger une bague 15 coaxiale à un axe longitudinal parallèle à la direction de connexion. La bague 15 n'est pas complète et est ouverte par une fente 18 s'étendant parallèlement à la direction de connexion A. La bague 15 peut se déformer élastiquement radialement (avec un élargissement ou un rétrécissement de la fente 18). Par exemple, le rayon interne de la bague varie entre 6,45 et 6,55 millimètres. Cette bague 15 entoure l'ensemble des lames 7 pour limiter élastiquement leur déformation radiale (vers l'extérieur du corps principal 4). L'épaisseur E' de la lame 7, sous la bague 15 (radialement), est comprise entre 2,25 et 2,35 millimètres. Ainsi, avec un contact mâle dont le rayon est compris entre 4,45 or 4,50 millimètres, on obtient un déplacement radial compris entre 0,15 et 0,40 millimètres (c'est-à-dire (Rayon du contact mâle + Epaisseur de la lame sous la bague) - Rayon interne de la bague). [0030] Au voisinage de l'extrémité avant 2, chaque lame 7 comporte, sur sa face interne 13 un renflement 16. La forme de ce renflement 16 correspond par exemple à une portion de surface torique convexe coaxiale à un axe longitudinal parallèle à la direction de connexion A. Ce renflement 16 dépasse par exemple de 0,4 millimètres sur la surface interne 13 des lames 7. Ce renflement permet d'établir un point de contact avec la broche d'un contact mâle introduit entre les lames 7. [0031] Au voisinage de son extrémité arrière, à sa base (pour profiter au maximum du couple), donc au niveau de sa liaison avec le fut 6, chaque lame 7 comporte une portion amincie 17. Selon l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, toutes les lames 7 comporte une telle portion amincie 17. Mais selon des variantes, seulement une lame 7 sur deux ou sur trois, voire une seule lame 7 pourrait comporter une portion amincie 17. [0032] Cette portion amincie 17 s'étend sur la totalité de la largeur l' de chaque lame 7. Cette portion amincie 17 s'étend également selon une direction parallèle à la direction de connexion A, uniquement sur chacune des lames 7 (pas sur le fût 6). Autrement dit, chaque portion amincie 17 s'étend le long de chaque lame 7, à partir de la base de cette lame 7, vers son extrémité avant ou extrémité libre 12. Par, ailleurs, chaque portion amincie 17 s'étend radialcment à partir de la surface interne 13 du corps principal 4 (cette surface interne étant considérée au niveau des lames 7 hors de la portion amincie). Chaque portion amincie 17 forme donc un creux sur la surface interne 13 de chaque lame 17. Ce creux a une forme complémentaire d'un tore coaxial à un axe longitudinal parallèle à la direction de connexion. Par exemple, cc creux correspond à tube de 2 millimètres de rayon enroulé sur lui-même. Il pénètre dans la lame 7 sur 50 pourcents par exemple de l'épaisseur E de celle-ci. [0033] Le culot 5 et le fût 6 ont essentiellement le même diamètre interne. Le culot 5 permet de recevoir l'extrémité libre d'un câble dont le diamètre est, par exemple, de 96 millimètres carrés. [0034] Les courbes des figures 3 et 4 permettent de comparer la force de contact normale en fonction de la déformation radiale de chacune des lames 7, d'un contact femelle de l'art antérieur (sans portion amincie) d'une part, et du contact femelle décrit ci-dessus, d'autre part. Les différentes courbes de chaque diagramme correspondent chacune respectivement à une lame différente (la position des lames par rapport à la fente 18 influant sur la force de contact). [0035] Comme mentionné plus haut, le déplacement radial de chaque lame peut être compris entre 0,15 et 0,40 millimètres. Sur le diagramme de la figure 3, on peut constater que, par exemple, pour un déplacement radial de 0,15, la force normale de contact peut croitre jusqu'à 15 Newtons environ, et pour un déplacement radial de 0,4 millimètres on peut avoir une force normale de contact d'environ 35 Newtons. [0036] Par contre, sur le diagramme de la figure 4, on peut constater qu'avec une portion amincie 17, la force normale de contact est voisine de 5 Newtons environ pour un déplacement radial de 0,15, et n'excède pas 15 Newtons environ pour un déplacement radial de 0,4 millimètres. [0037] 11 est donc clair que la portion amincie 17 permet de réduire les efforts d'insertion. En outre, on peut constater qu'il y a un moindre écart entre les courbes lorsque les lames comportent une zone amincie. 6 REVENDICATIONS[Revendication I] Contact femelle de puissance, apte à recevoir un contact mâle de puissance en vue de réaliser une connexion électrique suivant une direction de connexion (A), le contact femelle (I) comportant une extrémité avant (2) et une extrémité arrière (3), et de l'extrémité avant (2) vers l'extrémité arrière (3), suivant la direction de connexion (A), un corps principal (4) et un culot (5), dans lequel le corps principal (4) comporte, à l'arrière, un fut (6) à partir duquel s'étendent longitudinalement, vers l'extrémité avant, des lames (7) élastiquement flexibles, caractérisé en ce qu'au moins une lame (7) comporte une portion amincie (17) radialement. [Revendication 2] Contact selon la revendication 1, dans lequel la portion amincie (17) est situé à la base (11) de chaque lame (7), au niveau de sa liaison avec le fut (6). [Revendication 3] Contact selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la portion amincie (17) s'étend sur la totalité de la largeur (1') de la lame (7). [Revendication 4] Contact selon l'une des revendications précédentes, dans lequel toutes les lames (7) comportent une portion amincie (17), à leur base (11) respective, au niveau de leur liaison avec le fut (6). [Revendication 5] Contact selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque portion amincie (17) s'étend selon une direction parallèle à la direction de connexion (A), uniquement sur la lame (7). [Revendication 6] Contact selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque portion amincie (17) s'étend radialement à partir de la surface interne (13) du corps principal (4). [Revendication 7] Contact selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque portion amincie (17) présente une forme complémentaire d'une forme torique coaxiale avec un axe longitudinal parallèle à la direction de connexion (A). [Revendication 8] Contact selon l'une des revendications précédentes, réalisé par dé- colletage à partir d'un barreau de matériau conducteur. [Revendication 9] Contact selon l'une des revendications précédentes, comportant à proximité de son extrémité avant (2), une bague (15) radialement élastiquement déformable, coaxiale avec un axe longitudinal parallèle à la direction de connexion (A), placée autour de la surface externe (8) du corps principal (4). [Revendication 10] Contact selon l'une des revendications précédentes, essentiellement sy- 7 métrique autour d'un axe longitudinal parallèle à la direction de connexion (A). [Revendication 11] Contact selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le culot (5) a un diamètre interne supérieur ou égal à celui du fût (6).