Brevet FR3095724A1 — publié le 20201106

Description Titre de l'invention : Rail électrique élastique Domaine de l'invention [0001] La présente invention sc rapporte à un rail électrique comprenant au moins notamment un segment de liaison plat ayant au moins un raccord électrique formé dans une zone d'une extrémité du segment de liaison, ce segment de liaison étant élastique et comportant en outre une zone formant une voûte et au moins une fente réalisée dans la zone de voûte. Etat de la technique [0002] Les rails électriques, par exemple, servant à raccorder ou à relier d'autres composants électriques font, par exemple, partie des dispositifs électroniques de puissance dans le domaine automobile ; en particulier, les rails électriques font partie d'un véhicule électrique ou d'un véhicule hybride. Dans le domaine du raccord, les tolérances de montage se compensent grâce à des trous de vis plus grands dans le raccord, ce qui ne réduit toutefois pas la conductivité électrique dans la zone de liaison. Les efforts thermomécaniques ou les contraintes générées par les vibrations peuvent se réduire dc façon incontrôlée dans la zone du rail électrique, cc qui peut entraîner des dommages au niveau des points de contact. Les efforts appliqués aux zones de contact par les différentes dilatations thermiques peuvent à la longue endommager les points de contact ou les composants électriques reliés à ces points de contact cc qui augmente la résistance de passage au niveau des points dc contact. [0003] Lc document DE 20 2010 005 554 U I décrit une liaison de passage entre deux dis- positifs dc raccordement pour des conducteurs dans un boîtier isolant ; les dispositifs de raccordement sont reliés par un rail électrique métallique. [0004] Lc document DE 10 2015 115 646 Al décrit un dispositif de distribution de courant pour des applications à des véhicules ; cc dispositif comporte un rail électrique logé dans un boîtier et ayant des segments de montage réalisés de manière spécifique ; ces segments sont séparés dc la partie restante du rail électrique par une fente de forme spécifique. [0005] Exposé et avantages de l'invention [0006] La présente invention a pour objet un rail électrique comprenant au moins notamment un segment de liaison plat ayant au moins un raccord électrique formé dans une zone d'une extrémité du segment de liaison, ce segment de liaison étant élastique et comportant en outre une zone formtuit une voûte et au moins une fente réalisée dans la zone de voûte, rail électrique caractérisé en ce que la zone de voûte est en forme de calotte notamment en forme de coque, de demi-coque ou de demi-sphère. 2 [0007] Dc façon avantageuse, le raccord peut ainsi être déchargé élastiquement dans les différents degrés de liberté de rotation. Le segment de liaison constitue ainsi un élément de compensation des tolérances. [0008] De façon avantageuse, le segment de liaison absorbe les sollicitations mécaniques dans les trois directions de l'espace, notamment dans un système de coordonnées orthogonales. [0009] Dc manière préférentielle, on a au moins une fente réalisée dans la direction longi- tudinale du segment de liaison du côté du raccord ou encore ayant une composante directionnelle principale orientée vers le raccord. [0010] Dc façon préférentielle, le segment de liaison a une extension longitudinale su- périeure à la largeur qui est transversale à cette direction. De façon avantageuse, le rail électrique, notamment le segment de liaison, se réalise de manière économique sous la forme d'une pièce en tôle emboutie. [0011] Selon une forme de réalisation préférentielle, le rail, dans la zone de la vante, dans l'extension du segment de liaison vers le raccord, le mil électrique présente un rayon de courbure différent dans la direction d'extension transversale, orientée transversalement à la direction d'extension longitudinale. L'extension est de préférence sous la forme d'une ligne de liaison entre les raccords. De façon avantageuse, on crée ainsi un effet de ressort pour une rotation autour de l'extension longitudinale, cet effet correspondant à une constante de ressort faible. [0012] Selon un développement avantageux, le rayon de courbure dans l'extension vers le raccord est inférieur à celui dans l'extension transversale. De façon avantageuse, on réalise ainsi un bon effet de ressort dans la direction de la torsion. [0013] Selon une forme de réalisation préférentielle, le segment de liaison présente, dans la zone de la voute, au moins deux ou plusieurs fentes, notamment parallèles entre elles et qui forment chaque fois un passage. De manière avantageuse, les entretoises ou lamelles qui s'étendent ainsi parallèlement sont réalisées sur le segment de liaison, ce qui améliore avantageusement la mobilité du rail électrique. De façon préférentielle, on a chaque fois deux entretoises ou lamelles bordant une fente. [0014] Selon une autre forme de réalisation, les fentes sont ondulées, notamment avec une forme sinusoïdale, une forme en escalier ou une forme en zigzag. Cela permet d'avoir une bonne caractéristique de ressort de torsion pour le segment de liaison. [0015] Selon une forme de réalisation préférentielle, au moins dans la zone du segment de liaison, le rail électrique est formé d'au moins deux pièces de tôle bombées, empilées. Avantageusement, on forme ainsi une pile de ressorts-lames bombés. Les pièces de tôle sont de préférence écartées les unes des autres dans la zone du segment de liaison. [0016] Selon une forme de réalisation préférentielle, dans chaque tôle du paquet de tôles empilées, formant le rail électrique, on a des fentes. De manière avantageuse, cela 3 améliore la mobilité du paquet de tôles grâce aux lamelles formées ainsi dans chaque tôle. [0017] Selon une forme de réalisation préférentielle, les entretoises ou lamelles formées entre les fentes ont une largeur comprise entre 1 et 5mm. De manière avantageuse, le rail électrique constitue un élément de liaison faisant partie d'un circuit électronique. [0018] Selon une forme de réalisation préférentielle, l'épaisseur d'une seule tôle empilée dans le paquet est comprise entre 0,05 et 0,3mm. De façon avantageuse, le paquet de tôles est ainsi très flexible. [0019] Selon une forme de réalisation préférentielle, l'extension transversale des lamelles ou entretoises formées entre les fentes le long d'une direction d'extension transversale à l'extension de la fente diminue à partir du milieu du rail élastique vers les bords. Avantageusement, on a ainsi un bon effet de ressort de torsion autour de l'axe longitudinal. [0020] Selon une forme de réalisation préférentielle, les tôles empilées sont reliées par une liaison par la matière dans la zone du raccord, en particulier, elles sont soudées. Avantageusement le paquet de tôles forme ainsi un rail électrique, notamment en une seule pièce. [0021] Selon une forme de réalisation préférentielle, le rail électrique est réalisé en un alliage de cuivre, par exemple CuSb6 contenant du cuivre comme constituant principal et 6% de zinc. L'alliage de cuivre selon une autre forme de réalisation est, par exemple, un alliage auquel on a ajouté un alliage de cuivre additionné de chrome, argent, fer, titane, silicium et dont la plus grande partie est le cuivre. Les composants du mélange sont, par exemple en pourcentages pondéraux, 0,5% pour le chrome, 0,1% pour l'argent, 0,08% pour le fer, 0,06% pour le titane et 0,03% pour le silicium. Cet alliage de cuivre correspond, par exemple, à la norme UNS 18080. L'alliage de cuivre offre ainsi une bonne conductivité électrique et un module d'élasticité important de sorte que le segment de liaison sera bien élastique et les pertes ohmiques seront faibles. [0022] L'invention a également pour objet un véhicule électrique ou un véhicule hybride équipé d'un tel rail électrique. Le rail électrique est, de préférence un élément de liaison électro-conducteur qui relie directement la machine électrique du véhicule à son inverseur. [0023] L'invention a également pour objet un inverseur ou un convertisseur continu/continu (DC-DC) et l'inverseur ou convertisseur DC-DC comporte au moins un rail électrique. Les rails électriques relient, par exemple, un condensateur de liaison DC à un pont semi-conducteur, notamment un pont B6. L'inverseur fait, par exemple, partie d'une installation photovoltaïque ou d'une installation d'éolienne. De façon avantageuse, cela permet de coupler des rails électriques massifs et des câbles de liaison électrique de grande longueur par un couplage ne nécessitant que de faibles forces. De façon avantageuse, cela permet de compenser élastiquement les efforts générés par les dif- férences de dilatation thermique dans les zones ou points de contact du segment de liaison du rail électrique. Brève description des dessins [0024] La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de rails élastiques représentés dans les dessins annexés dans lesquels [0025] [fig.l1 exemple de réalisation d'un rail électrique avec des raccords électriques aux deux extrémités opposées et. un segment de liaison de forme bombée, élastique, entre les raccords, [0026] [fig.21 segment de liaison de la figure 1 représenté en coupe dans la partie formant la voute, [0027] [fig.31 exemple de réalisation d'un rail électrique avec un segment de liaison élastique ayant plusieurs couches, notamment trois couches de tôles pour découpage, [0028] [fig.41 vue en coupe du segment de liaison de la figure 3. [0029] Description de modes de réalisation de l'invention [0030] La figure 1 montre un exemple de réalisation d'un rail électrique 1. Lc rail électrique 1 comporte deux extrémités opposées ayant respectivement un segment d'extrémité 2 et un segment d'extrémité 3 ; les segments d'extrémité 2 et 3 forment chacun un raccord électrique. Les segments d'extrémité 2 et 3 sont reliés l'un à l'autre par un segment de liaison 5 et sont formés sur celui-ci. Le segment de liaison 5 est élastique et comporte à cet effet une zone bombée ou zone en forme de voutc. La zone bombée ou zone en forme de voute est réalisée dans le segment longitudinal 4 selon l'extension longitudinale 19 du rail électrique 1 ; cc segment longitudinal de l'exemple de réalisation correspond à la dimension longitudinale du segment de liaison 5. Ainsi le segment de liaison 5 du rail électrique 1 est en forme de voûte ou forme bombée dans le segment de liaison 5. [0031] Lc segment de liaison 5 du rail électrique 1 comporte plusieurs fentes parallèles dans la direction d'extension longitudinale 19. Les fentes séparent ainsi deux lamelles voisines de part et d'autre de la fente dans le segment de liaison 5. Le rail électrique 1 est, par exemple, formé dans une pièce de tôle par emboutissage et/ou estampage et aussi par transformation, notamment par formage à froid. La tôle est, par exemple, une tôle de cuivre. [0032] Dans le segment de liaison 5 le rail électrique 1 comporte des lamelles voisines 6, 7, 8, 9, 10 et 11. Les lamelles 6 et 7 sont séparées par une fente 12 ; les lamelles 7 et 8 sont séparées par une fente 13 ; les lamelles 8 et 9 sont séparées par une fente 14 ; les lamelles 9, 10 sont séparées par une fente 15 et les lamelles 10, 11 sont séparées par une fente 16. Les fentes 12, 13, 14, 15, 16 sont, par exemple, réalisées par emboutissage, par sciage, par fraisage ou par découpe au laser. Le segment de liaison 5 est ainsi mobile élastiquement selon différents degrés de liberté en translation etiou en rotation de sorte que les raccords 3 et 2 sont découplés mécaniquement l'un de l'autre. [0033] La figure 2 montre le rail électrique 1 de la figure 1 vue selon la fente 17 en coupe, transversalement à l'axe longitudinal 19. Les lamelles 6, 7, 8, 9, 10 et 11 forment en commun une voute constituée par la courbure du segment de liaison 5 ; la voûte selon cet exemple de réalisation a une forme d'arc de cercle. Dans cet exemple de réalisation, l'angle de voute 18 est de 90°. L'angle de voute 18 peut également avoir une autre valeur, par exemple, une valeur angulaire comprise entre 45° et 140°. [0034] La figure 3 montre un exemple de réalisation d'un rail électrique 20 formé d'un paquet de tôles comprenant trois tôles empilées 21, 22 et 23. Les tôles 21, 22 et 23 sont obtenues par emboutissage ou formage. Les tôles 21, 22 et 23 sont reliées les unes aux autres par une liaison par la matière sur le segment longitudinal 25 qui correspond à une extension longitudinale 41 du rail électrique 20 ; la réunion est, par exemple, faite par soudage par résistance, soudage par points ou soudage, tel que brasage. On forme le raccord électrique 27 sur le segment longitudinal 25 ; cc raccord est relié, par exemple, par soudage, vissage, assemblage conforme ou rivetage à une autre tôle ou plaque de circuit ou encore pour la technique de montage en surface, notamment la technique SMD (dispositifs montés en surface) par le soudage à la vague dans un four à recuit, pour être soudé à un support de circuit. Le raccord à visser a, par exemple, un orifice traversant pour recevoir une vis. [0035] Le raccord 27 forme un segment d'extrémité du rail électrique 20 ; l'extrémité opposée selon l'extension longitudinale 41 comporte un autre raccord électrique 28 le long du segment longitudinal 26. Les raccords 27 et 28 sont formés sur le segment de liaison 29 qui s'étend sur le segment longitudinal 24 suivant l'extension longitudinale 41 ; il a une forme bombée ou en voute. La voute de cet exemple de réalisation est en forme de calotte. [0036] Les tôles 21, 22, 23 ont chacune un segment de liaison 29 comportant des lamelles séparées par des fentes. Les lamelles de tôle simple 23, à savoir les lamelles 30, 31, 32, 33, 34, 36, 37, 38, 39 et 40 sont représentées à titre d'exemple. Le rail électrique 25 présente un passage 35 dans le segment de liaison 29 ; dans cet exemple, le passage 35 forme une ouverture ou un évidement 35 s'étendant le long de l'extension longitudinale 41. L'évidement ou passage 35 est situé entre les lamelles 34 et 36 ; il est plus large que les fentes formées entre les différentes lamelles. Les fentes entre les lamelles ont une largeur inférieure à la largeur des lamelles séparées par une fente. [0037] Les fentes entre les lamelles ont une largeur inférieure à la largeur des lamelles que la fente sépare. [0038] L'épaisseur d'une tôle simple est, par exemple de 0,1 millimètre. Le rail électrique peut se composer d'au moins deux ou comme le montre la figure 3, de trois tôles 6 simples, empilées. Le rail électrique peut, comme le montre la figure 3, se composer de cinq et plus de cinq, voire dix ou plus de dix, quinze, voire plus de quinze ou encore vingt tôles simples empilées. Une largeur des lamelles est, par exemple, comprise entre un demi-millimètre et trois millimètres, de préférence elle est égale à un millimètre. Les fentes sont, par exemple, découpées avant de former la voûte ou après avoir formé la voutc dans les tôles simples. Les fentes sont notamment droites en projection plane du segment de liaison et dans cet exemple de réalisation, elles sont parallèles. Contrairement à ce qui est représenté à la figure 3, les fentes, notamment en projection plane, peuvent avoir une forme ondulée, notamment une forme sinusoïdale, une forme en escalier, notamment une forme rectangulaire ou une forme triangulaire. [0039] La figure 4 montre une vue en coupe du mil électrique 20 de la figure 3 ; la coupe montre la zone bombée 29, coupée transversalement à l'axe longitudinal 41. Les différentes tôles simples 21, 22 et 23 dc cet exemple de réalisation ont la même courbure notamment le même rayon dc courbure dans la région de la voutc et qui définit ainsi la voute. L'arc de voute sous-tendu par les lamelles 30, 31, 32, 33, 34, 36, 37, 38, 39, 40 de cet exemple de réalisation sous-tend un angle de voute de 45 degrés. Le paquet de lamelles de part et d'autre de l'ouverture ou du passage central 35 montre cinq lamelles ou entretoises respectives qui forment un ressort de torsion souple de sorte que les raccords 27 et 28 qui sont chacun plats, pourront être tournés en rotation l'un par rapport à l'autre suivant l'axe formé par l'extension longitudinale 41 et elles constituent ainsi un ressort de torsion. [0040] NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX [0041] 1 Rail électrique [0042] 2 Segment d'extrémité [0043] 3 Segment d'extrémité [0044] 5 Segment de liaison [0045] 6-11 Lamelle [0046] 12-16 Fentes [0047] 17 Direction transversale [0048] 18 Angle de courbure [0049] 19 Axe longitudinal [0050] 20 Rail électrique [0051] 21-23 Tôles [0052] 24 Segment longitudinal [0053] 25 Segment longitudinal [0054] 26 Segment longitudinal [0055] 27 Raccord [0056] 28 Raccord [0057] 29 Segment de liaison [0058] 30-40 Lamelles [0059] 35 Passage [0060] 41 Extension longitudinale 7 8 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] REVENDICATIONSRail électrique (1, 20) comprenant au moins notamment un segment de liaison (5, 29) plat ayant au moins un raccord électrique (2, 3, 27, 28) formé dans une zone d'une extrémité du segment de liaison (5, 29), ce segment de liaison (5, 29) étant élastique et comportant en outre une zone formant une voûte (4, 24) et au moins une fente (12, 13, 14, 15, 16) réalisée dans la zone de voûte (4, 24), rail électrique caractérisé en ce que la zone de voûte (4, 24) est en forme de calotte notamment en forme de coque, de demi-coque ou de demi-sphère. Rail (1, 20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la zone de voûte (4, 24), dans une extension (19, 41) du segment de liaison (5, 29) vers le raccord (2, 3, 27, 28), le rail électrique (1, 20) a un rayon de courbure différent de celui de l'extension transversale qui est orientée transversalement à l'extension (19, 41). Rail (1, 20) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le rayon de courbure de l'extension (19, 41) vers le raccord (2, 3, 27, 28) est plus petit que dans l'extension transversale. Rail (1, 20) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans la zone de voûte (4, 24) deux segments de liaison (5, 29) ont au moins deux ou plusieurs fentes (12, 13, 14, 15) parallèles les unes aux autres, réalisées chacune comme un passage. Rail (1, 20) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la fente (12, 13, 14, 15, 16) est de forme ondulée, notamment de forme sinusoïdale. Rail (1, 20) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' au moins dans la zone du segment de liaison (5, 29), le rail élastique est formé d'au moins deux tôles (21, 22, 23) bombées, empilées l'une sur l'autre. Rail (1, 20) selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque zone (21, 22, 23) du paquet de tôles formant le rail électrique (1, 9 [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] [Revendication 11] 20) a des fentes (12, 13, 14, 15, 16). Rail (1, 20) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les lamelles (6, 7, 8, 9, 10, 11, 30, 31, 32, 33, 34, 36, 38, 39, 40) formées entre les fentes (12, 13, 14, 15, 16) ont respectivement une largeur comprise entre 1 et 5 millimètres. Rail (1, 20) selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'épaisseur d'au moins une tôle (21, 22, 23) empilée pour former le paquet de tôles est comprise entre 0,05 et 0,3 millimètre. Rail (1, 20) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extension en largeur des lamelles ou entretoises formées entre les fentes (12, 13, 14, 15) le long d'une direction transversale à l'extension de la fente, diminue à partir du milieu du rail électrique vers les bords. Rail (1, 20) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tôles empilées (21, 22, 23) sont reliées les unes aux autres par une liaison par la matière dans la zone de raccord notamment en étant soudées.