Brevet FR3128571A1 — publié le 20230428

Sous-ensemble préassemblé de connecteur comprenant un contact central et deux parties de sertissage de matière et/ou épaisseur différente(s), bobine de sous-ensembles et procédé d’assemblage d’un connecteur à un câble associés. L’invention concerne un sous-ensemble préassemblé de connecteur (5) qui intègre des parties de sertissage avant et arrière (22, 23, 4) de caractéristiques électriques et/ou mécaniques différentes, et qui est prêt à être directement serti à un câble blindé et isolé, préalablement préparé, qui permet de minimiser les étapes d’assemblage et les risques associés comme ceux liés aux process d’enfilage de multitudes de composants selon l’état de l’art. Figure pour l’abrégé : Fig.2F Sous-ensemble préassemblé de connecteur comprenant un contact central et deux parties de sertissage de matière et/ou épaisseur différente(s), bobine de sous-ensembles et procédé d’assemblage d’un connecteur à un câble associés. La présente invention concerne le domaine des connecteurs électriques. L’invention vise notamment à améliorer l’assemblage d’un connecteur à un câble isolé, en particulier d’un connecteur de puissance à un câble à forte section pour le passage de courants élevés. Il peut s’agir de connecteurs de puissance reliant par exemple la batterie d’un véhicule au moteur électrique ou à l’électronique de puissance. Il peut s’agir de connecteurs véhiculant d’autres types de signaux, comme des signaux RF, ou des données. Bien que décrite en référence à une application privilégiée, la connectique pour véhicule automobile, et plus particulièrement, pour véhicules hybrides et électriques, l’invention peut être mise en œuvre dans toute autre application. Le fort développement des véhicules hybrides et électriques nécessite des solutions fiables et aisées à mettre en œuvre en particulier pour réaliser des liaisons entre câble blindé et connecteurs de puissance, soit pour les équipementiers, soit par les constructeurs de véhicules eux-mêmes. Plusieurs connecteurs ont ainsi été proposés. On peut citer ici les connecteurs à deux voies commercialisés par les sociétés Tyco Electronics Connectivity sous la dénomination commerciale « gamme HVP-800 », Aptiv sous la dénomination « gamme RCS800 » ou encore Rosenberger sous la dénomination « gamme HVR200 ». Tous les assemblages des différents composants (contacts, câble blindé, connecteur) avec ces connecteurs existants doivent se faire en plusieurs étapes successives et ordonnées, avec un sens précis de montage. Le risque d’oubli d’une pièce et/ou d’erreur de sens ou d’ordre de montage est élevé et génère des mises au rebut des connecteurs mal assemblés avec un câble. En outre, avec les connecteurs existants, l’assemblage en automatique est complexe voire impossible à mettre en œuvre. Par exemple, si on se réfère à un connecteur deux voies de la gamme HVP-800 précitée, l’assemblage doit être réalisé par un enfilage successif des différents composants (pièce de retenue, joint, férules interne et externe, isolant électrique, cage de protection du contact central, bague de blindage électromagnétique) du connecteur sur un câble, avec sertissage à chaque étape de montage d’un composant conducteur électrique (contact). Par conséquent, il existe un besoin d’améliorer les assemblages de connecteurs, en particulier de connecteurs de puissance, à un câble blindé, notamment en vue de pallier les inconvénients précités Pour répondre à ce besoin, la demanderesse a proposé dans la demande de brevet déposée le 18 février 2021 sous le n° FR2101584, une ébauche monobloc métallique d’assemblage par sertissage d’un connecteur à un câble. Si cette solution à ébauche métallique convient dans bon nombre d’applications, elle n’est pas complètement satisfaisante pour certains process d’assemblage. En effet, l’ébauche peut nécessiter un lopin de matière métallique encombrant, ce qui peut augmenter le volume d’assemblage et par là réduire le nombre de sous-ensemble de connecteurs préassemblés comprenant une ébauche par bobine d’assemblage, sur laquelle ils sont enroulés. En outre, le cas échéant, le lopin de matière nécessaire à la réalisation de l’ébauche peut grever le coût, même si toute la matière métallique découpée peut être recyclée. Le but de l’invention est donc de proposer une solution d’assemblage de connecteurs qui pallie les inconvénients liés à la mise en œuvre d’un lopin de matière nécessaire à la réalisation d’une ébauche métallique monobloc comme selon la demande FR2101584 précitée. Pour ce faire, l’invention a pour objet, selon l’un de ses aspects, un sous-ensemble préassemblé conducteur électrique et qui s’étend selon un axe longitudinal (X), à assembler par sertissage sur un câble comprenant une âme électriquement conductrice et au moins une gaine isolante électrique et, le cas échéant une tresse de blindage autour de l’âme, le sous-ensemble comprenant un contact central et comprenant au moins deux parties de sertissage, conductrices électriques, dans le prolongement axial du corps cylindrique dont la partie la plus proche du corps, dite partie avant, est adaptée pour être sertie autour de l’âme du câble, tandis que la partie la plus éloignée du corps, dite partie arrière est adaptée pour être sertie autour de la gaine isolante et/ou le cas échéant autour de la tresse de blindage, les parties avant et arrière de sertissage étant de matière constitutive et/ou d’épaisseur différente(s). Selon un mode de réalisation, les parties avant et arrière de sertissage étant de matière constitutive différente et jointes par une jonction électriquement conductrice ou isolante. On peut ainsi différencier la nature des matériaux en fonction de la partie d’un câble à sertir : l’âme étant directement soumise au passage du courant, notamment de puissance, la partie avant de sertissage peut être en un matériau de grande conductivité, tandis que la tresse métallique servant uniquement de blindage électromagnétique, la partie arrière de sertissage peut être en un matériau de moindre conductivité. On peut aussi prévoir une partie arrière isolante électriquement. Autrement dit, on peut réaliser une partie arrière de sertissage de plus faible épaisseur et/ou conductivité moindre pour des courants faibles et pour un sertissage sur un diamètre plus grand, on peut adapter ses caractéristiques mécaniques à souhait. On peut donc sélectionner les matériaux ou épaisseurs en fonction de leurs propriétés mécaniques et électriques pour chaque partie de sertissage de façon indépendante et, ainsi réduire les coûts. De préférence, la jonction est formée par rivetage, clinchage, brasage ou soudure ou collage. Avantageusement, la partie arrière de sertissage est continue. Selon un mode de réalisation avantageux, chacune des deux parties de sertissage comprend au moins un fût de réception et au moins une ailette de sertissage reliée au fût, le fût de la partie avant de sertissage étant destiné à recevoir l’âme du câble tandis que le fût de la partie arrière de sertissage est destiné à recevoir la gaine isolante et/ou la tresse du câble. Selon une variante de réalisation avantageuse, la partie arrière de sertissage comprend au moins une ailette de sertissage adaptée pour être sertie autour de la gaine d’isolation extérieure et/ou intérieure du câble isolé ou autour d’un joint d’étanchéité emmanché autour de la gaine extérieure du câble isolé. Selon cette variante, la partie arrière de sertissage comprend avantageusement au moins une ailette de sertissage adaptée pour être sertie autour de la tresse de blindage du câble. L’invention concerne également un sous-ensemble préassemblé de connecteur, comprenant un sous-ensemble préassemblé tel que décrit précédemment et une pièce isolante électrique dans laquelle est logé au moins partiellement le sous-ensemble. De préférence, le contact central préassemblé comprend une pièce isolante électrique dans lequel est logé le corps électriquement conducteur. L’invention concerne aussi une bobine pour l’assemblage automatique ou semi-automatique par sertissage d’un connecteur à un câble, comprenant une pluralité de sous-ensembles comme ci-dessus, reliés mécaniquement entre eux par au moins une bande porteuse et enroulés autour d’un mandrin. Avantageusement, la bande porteuse est mécaniquement reliée ou intégrée à la partie avant ou arrière de sertissage ou le cas échéant reliée à la jonction entre parties avant et arrière. Avantageusement encore, la bande porteuse est percée d’une pluralité de trous de guidage pour guider la bande porteuse lors du défilement de la bobine. L’invention concerne également un procédé d’assemblage d’au moins un connecteur à un câble comprenant les étapes suivantes : i/ fourniture d’un câble blindé et isolé, le(s) fil(s) conducteur(s) et la tresse de blindage étant dénudés à une extrémité du câble; ii/ fourniture d’un sous-ensemble comme ci-avant, de préférence à partir d’une bobine décrite ci-avant; iii/ positionnement du câble dans le sous-ensemble préassemblé de sorte que la partie dénudée du(des) fil(s) conducteur(s) vienne se loger dans la partie avant de sertissage du contact central préassemblé et que la partie dénudée de la tresse de blindage vienne se loger dans la partie arrière de sertissage du sous-ensemble; iv/ sertissage de la partie avant de sertissage du contact central préassemblé sur le(les) fil(s) conducteur(s) et, de préférence simultanément, de la partie arrière de sertissage du contact central préassemblé sur la tresse de blindage, de sorte à obtenir un contact unitaire préassemblé avec le câble. Avantageusement, le procédé comprend, lorsque l’étape ii/ est réalisée à partir de la bobine, une étape iii1/ de découpe de la bande porteuse, le cas échéant simultanément à l’étape iii/ de positionnement du câble. L’étape iii1/ est de préférence une découpe mécanique de la bande porteuse au moyen d’une lame ou une découpe mécanique en cisaillement ou une découpe par laser. Selon une variante de réalisation, l’étape iv/ est réalisée avec au moins une partie du sous-ensemble préassemblé posée sur un support de sertissage. Selon une variante avantageuse, l’étape i/ comprend en outre la fourniture d’un joint d’étanchéité emmanché autour de la gaine extérieure ou intérieure du câble, l’étape iv/ comprenant en outre le sertissage de la partie arrière du sous-ensemble, de préférence simultanément à son sertissage sur la tresse de blindage, sur le joint d’étanchéité. L’invention a encore pour objet un contact unitaire câblé, le cas échéant blindé obtenu par le procédé précédemment décrit. Ainsi, l’invention consiste en premier lieu à définir un sous-ensemble préassemblé de connecteur qui intègre des parties de sertissage avant et arrière de caractéristiques électriques et/ou mécaniques différentes, et qui est prêt à être directement serti à un câble blindé et isolé, préalablement préparé, qui permet de minimiser les étapes d’assemblage et les risques associés comme ceux liés aux process d’enfilage de multitudes de composants selon l’état de l’art. Les avantages de l’invention sont nombreux par rapport à l’existant parmi lesquels on peut citer ceux en commun avec la solution d’ébauche monobloc métallique selon la demande FR2101584 précitée: la fabrication d’un sous-ensemble de connecteur, de préférence au sein d’une bobine continue, prêt à être assemblé par sertissage à un câble en une seule étape compatible avec la mise en œuvre d’outils de sertissage robustes (mâchoires surdimensionnées par rapport à l’état de l’art) ; un assemblage qui permet l’intégration aisée d’une fonction d’étanchéité par contact unitaire au sein d’un connecteur monovoie ou d’un connecteur multivoies ; un assemblage qui laisse la possibilité d’une modularité des fonctions de blindage électromagnétiques au niveau d’un contact unitaire ou au niveau d’un connecteur multivoies du contact ; un assemblage aisé à mettre en œuvre en automatique. En outre par rapport à la solution d’ébauche monobloc métallique selon la demande FR2101584 précitée, les avantages de la solution selon l’invention sont le gain de place et la possibilité d’utiliser moins de matière métallique lors d’un assemblage en continu, du fait de la mise en œuvre d’une simple bande porteuse, et du fait d’un pas entre deux sous-ensembles préassemblés successifs réduit, et donc un coût moindre. Les applications envisagées pour l’invention sont nombreuses parmi lesquelles on peut citer les connexions électriques de puissance dans les véhicules automobiles hybrides ou électriques. Plus généralement, l’invention peut se décliner pour différentes applications et diamètres de câbles (de 6kW à environ 300kW). D’autres avantages et caractéristiques de l’invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée d’exemples de mise en œuvre de l’invention faite à titre illustratif et non limitatif en référence aux figures suivantes. la représente un exemple de câble blindé et isolé utilisé dans les véhicules électriques. , , , , , , les figures 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F sont des vues en perspective montrant différentes étapes d’assemblage d’un sous-ensemble de connecteur préassemblé selon l’invention. la est une vue en perspective d’une pluralité de sous-ensembles adjacents de connecteur obtenu selon les figures 2A à 2F, prêts à être assemblés avec un câble blindé et isolé. la est une vue en perspective montrant une variante de réalisation de la . la est une vue en perspective montrant la bande porteuse reliant l’extrémité de sertissage d’une pluralité sous-ensembles adjacents de connecteur comme selon la ou 4. la une vue en perspective montrant une variante de réalisation de la . la est une vue en perspective d'un exemple de bobine comprenant une pluralité de kits d’assemblage prêt à être utilisé sur une ligne d’assemblage avec câble. , , les figures 8A, 8B, 8C sont des vues en perspective montrant les différentes étapes de préparation d’un câble blindé et isolé avant son assemblage par sertissage avec un sous-ensemble de connecteur préassemblé selon l’invention. , , , , les figures 9A, 9B, 9C, 9D, 9E sont des vues en perspective montrant les différentes étapes d’assemblage d’un sous-ensemble de connecteur préassemblé selon l’invention avec un câble blindé et isolé préparé selon les figures 8A à 8C, afin d’obtenir un contact unitaire blindé et câblé. , Les figures 9F et 9G sont des vues en perspective d’un sous-ensemble de connecteur préassemblé selon l’invention, serti sur le câble et partiellement ou complètement inséré dans l’isolant. La est une vue en perspective d’un contact unitaire câblé blindé selon l’invention. Sous-ensemble (2’) préassemblé, conducteur électrique et qui s’étend selon un axe longitudinal (X), à assembler par sertissage sur un câble (1) comprenant une âme électriquement conductrice (10) et au moins une gaine isolante électrique (13), et le cas échéant une tresse de blindage (12) autour de l’âme, le sous-ensemble comprenant un contact central et comprenant au moins deux parties de sertissage (22, 23 ; 4), conductrices électriques, dans le prolongement axial du corps cylindrique (20) dont la partie la plus proche du corps, dite partie avant (22, 23), est adaptée pour être sertie autour de l’âme (10) du câble, tandis que la partie la plus éloignée du corps, dite partie arrière (4) est adaptée pour être sertie autour de la gaine isolante (11 ou 13) et/ou le cas échéant, autour de la tresse de blindage (12), les parties avant et arrière de sertissage étant de matière constitutive et/ou d’épaisseur différente(s). Sous-ensemble (2’) préassemblé selon la revendication 1, les parties avant et arrière de sertissage étant de matière constitutive différente et jointes par une jonction électriquement conductrice ou isolante. Sous-ensemble (2’) préassemblé selon la revendication 2, la jonction étant formée par rivetage, clinchage, brasage, soudure ou collage. Sous-ensemble (2’) préassemblé selon l’une des revendications 1 à 3, chacune des deux parties de sertissage comprenant au moins un fût de réception (22, 40) et au moins une ailette de sertissage (23 ; 41, 42) reliée au fût, le fût (22) de la partie avant de sertissage étant destiné à recevoir l’âme du câble tandis que le fût (40) de la partie arrière de sertissage est destiné à recevoir la gaine isolante et/ou la tresse du câble. Sous-ensemble (2’) préassemblé selon la revendication 4, la partie arrière de sertissage comprenant au moins une ailette de sertissage (41, 42) adaptée pour être sertie autour de la gaine d’isolation extérieure (11) et/ou intérieure (13) du câble isolé ou autour d’un joint d’étanchéité (7) emmanché autour de la gaine, de préférence la gaine extérieure, du câble isolé. Sous-ensemble (2’) préassemblé selon la revendication 4 ou 5, la partie arrière de sertissage comprenant au moins une ailette de sertissage (41) adaptée pour être sertie autour de la tresse de blindage du câble. Sous-ensemble (5) préassemblé de connecteur, comprenant un sous-ensemble (2’) préassemblé selon l’une des revendications précédentes et une pièce isolante électrique (3) dans laquelle est logé au moins partiellement le sous-ensemble (2’). Bobine (6) pour l’assemblage automatique ou semi-automatique par sertissage d’un sous ensemble (2’ ; 5) préassemblé à un câble isolé, comprenant une pluralité de sous-ensembles préassemblés (2’1,...2’n ; 5.1, …5.n) selon l’une des revendications précédentes, reliés mécaniquement entre eux par au moins une bande porteuse (44) et enroulés autour d’un mandrin. Bobine (6) selon la revendication 8, la bande porteuse étant mécaniquement reliée ou intégrée à la partie avant ou arrière de sertissage ou le cas échéant reliée à la jonction (24, 43) entre parties avant et arrière. Bobine (6) selon la revendication 8 ou 9, la bande porteuse étant percée d’une pluralité de trous de guidage (45) pour guider la bande porteuse lors du défilement de la bobine. Procédé d’assemblage d’au moins un sous-ensemble (2’ ; 5) préassemblé à un câble, comprenant les étapes suivantes : i/ fourniture d’un câble (1) blindé et isolé, le(s) fil(s) électriquement conducteur(s) (10) formant l’âme et, la tresse de blindage (12) étant dénudés à une extrémité du câble; ii/ fourniture d’un sous-ensemble préassemblé (2’; 5) selon l’une des revendications 1 à 7, de préférence à partir d’une bobine selon l’une des revendications 8 à 10; iii/ positionnement du câble (1) dans le sous-ensemble préassemblé (2’; 5) de sorte que la partie dénudée du(des) fil(s) conducteur(s) (10) vienne se loger dans la partie avant de sertissage (22, 23) de sertissage du contact central et que la partie dénudée de la tresse de blindage vienne se loger dans la partie arrière (4) du contact central; iv/ sertissage de la partie avant (22, 23) de sertissage du contact central préassemblé sur le(les) fil(s) conducteur(s) et, de préférence simultanément, de la partie arrière (4) de sertissage du contact central préassemblé sur la tresse de blindage, de sorte à obtenir un contact unitaire préassemblé (9’) avec le câble. Procédé selon la revendication 11, comprenant, lorsque l’étape ii/ est réalisée à partir de la bobine, une étape iii1/ de découpe de la bande porteuse, le cas échéant simultanément à l’étape iii/ de positionnement du câble. Procédé selon la revendication 12, l’étape iii1/ étant une découpe mécanique de la bande porteuse (44) au moyen d’une lame ou une découpe mécanique (D) en cisaillement ou une découpe par laser. Procédé selon l’une des revendications 11 à 13, l’étape iv/ étant réalisée avec au moins une partie du sous-ensemble préassemblé (2’, 5) posée sur un support de sertissage (S). Procédé selon l’une des revendications 11 à 14, comprenant en outre la fourniture d’un joint d’étanchéité (7) emmanché autour de la gaine extérieure ou intérieure du câble, l’étape iv/ comprenant en outre le sertissage de la partie arrière de sertissage (4) du contact central, de préférence simultanément à son sertissage sur la tresse de blindage, sur le joint d’étanchéité. Contact unitaire câblé (9’), et le cas échéant blindé (9), obtenu par le procédé selon l’une des revendications 11 à 15.