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PERFECTIONNEMENTS AUX CONNECTEURS ELECTRIQUES.
La présente invention est relative à des connecteurs électriques et, plus particulièrement, à des connecteurs en tôle métallique du type à joint soudé, ainsi qu'à un procédé d'obtention de tels connecteurs, dans lequel on cintre une ébauche en tôle métallique et on met ses bords boutà bout, de manière à former une virole munie d'un joint.
Dans la technique des connecteurs électriques, on en est arrivé à considérer que le meilleur procédé pour obtenir des connecteurs à partir d'une pièce plane en tôle métallique, consiste à cintrer des parties d'une ébauche et à assujettir les bords bout à bout de manière à former une partie formant virole, par exemple de la manière décrite dans le brevet U.S.A. n 2.385.792.
Dans le procédé simple de fabrication d'un connecteur à joint brasé, une ébauche comportant une paire d'oreilles est estampée dans une tôle métallique et les oreilles sont recourbées l'une vers l'autre jusqu'à ce que les bords viennent prendre appui l'un contre l'autre, de manière à former une couture ou un joint longitudinal le long de la partie formant virole du connecteur. La nature inhérente de ce procédé est telle que l'on forme à l'endroit du joint un V, dont l'extrémité divergente est dirigée vers l'extérieur et qui peut être rempli de matière de brasure.
Les alliages de brasure, qui sont les plus satisfaisants à cet égard, sont ceux qui s'écoulent aisément dans les petites crevasses ou fissures entre des parties convenablement adaptées l'une à l'autre.'Si l'ouverture est trop large, la matière de brasure fondue peut s'échapper et s'égoutter sur d'autres parties, où sa présence est préjudiciable.
D'un autre côté, si le brasage est exécuté à une température inférieure à celle à laquelle la matière de brasage s'écoule librement, le joint peut présenter une résistance médiocreo Pour remédier à cette difficulté, on a proposé d'estamper les bords des oreilles, de façon que le "V" du joint soit renversé, c'est-à-dire de façon
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que ce V diverge vers l'intérieur, de telle sorte que la matière de brasure puisse être appliquée à l'intérieur et que tout écoulement se fasse vers 1'extérieur, où un tel écoulement serait moins préjudiciableo Le résultat de ce dernier procédé était cependant encore inférieur à ce que l'on désirait.
On a constaté, en particulier, que lorsque les dimensions des connecteurs sont accrues, les procédés connus antérieurement pour former le joint brasé sont encore moins satisfaisants, en ce sens que le joint peut ne pas offrir la résistance requise sous l'effet des pressions nécessaires pour sertir des connecteurs d'aussi grandes dimensions.
Selon la présente invention, la virole est formée au départ d'une ébauche dont la largeur est quelque peu supérieure à la circonférence extérieure de la virole terminée, l'ébauche est cintrée et ses bords sont amenés en contact l'un avec l'autre et la virole est alors mise sous compression (surprcfilage) sur toute sa surface, de façon à être effectivement forgée à une plus petite circonférence. Ce forgeage par compression se produit d'abord au bord intérieur du joint, où la pression est concentrée sur moins de la largeur et de l'épaisseur du métal et le métal flue jusqu'à ce qu'il fasse contact sur toute la largeur et l'épaisseur du métal.
Ainsi, les bords sont parfaitement adaptés l'un à l'autre, en sorte qu'une très mince pellicule de matière les réunira sur toute leur longueur en un joint plus solide et plus résistants qui résistera aux pressions et déformations, auxquelles le métal luimême peut s'opposer.
La présente invention a, dès lors, pour objet principal un connecteur électrique du type à joint brasé, qui puisse être convenablement serti sous pression sur un conducteur. L'invention a encore pour objet un connecteur électrique du type formé d'une ébauche en tôle métallique et possédant un jointedont les faces opposées sont en contact intime sensiblement sur toute leur surface. L'invention a également pour objet un procédé économique et sûr pour fabriquer de tels connecteurs électriques à partir d'une ébauche en tôle métallique. L'invention a, enfin, encore pour objet un connecteur électrique du type à joint brasé, dans lequel un excès quelconque de matière de brasage est automatiquement chassé vers 1-'extérieur.
Les objets précités, ainsi que d'autres objets de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante ou seront signalés dans cellecio
Dans les dessins annexés au présent mémoire : - la figure 1 est une vue en perspective d'une ébauche de connecteur suivant la présente invention; - la figure 2 est une coupe d'une partie formant virole, cintrée, avant compression circonférentielle; - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2. après une telle compression; - la figure 4 est, à plus grande échelle, une coupe fragmentaire du joint de la figure 3 après formation et brasage final; - la figure 5 est une vue latérale d'un connecteur, et - la figure 6 est une vue en perspective montrant un connecteur suivant l'invention serti sur un conducteur.
A la figure 1, l'ébauche 10,dont doit être formé le connecteur, comporte une partie spéciale, destinée à former une viroledont la largeur W est supérieure à la circonférence extérieure de la virole, qui doit en être formée. En général, on a constaté qu'il est avantageux que cette largeur excède d'environ 5 % cette circonférence extérieure, mais la quantité dont cette largeur doit excéder ladite circonférence dépendra de la matière particulière employée et des dimensions particulières de la virole.
Ce supplément de largeur est prévu pour donner à la virole initialement formée des dimensions excessives et pour permettre ainsi une compression circonféren- tielle de la virole dans une mesure suffisante, au delà de sa limite élasti-
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que, pour que le métal des bords vienne en contact sur toute la largeur et toute l'épaisseur de ces bordso Comme on le voit aux figures 2 et 39 le dia- mètre A est supérieur au diamétre A'o
L'ébauche de la figure 1 est d'abord courbée vers le haut jus- qu'à former une pièce en U, qui est ensuite cintrée à la forme montrée à la figure 2.
A ce stade, la virole peut être légèrement elliptique, de manière à faciliter sa compression en un cylindre circulaireo La virole est alors comprimée (surprofilage) circonférentiellement et les bords du joint., en particulier les bords intérieurs, sont déplacés de manière à fluer à froid, jusqu'à ce que les bords 12, 14 du joint soit en contact l'un avec l'autre face à face et parallèlement et jusqu'à ce que les bords en regard l'un de l'autre soient sous compression sur toute leur surfaceo On obtient ainsi le connecteur illustré aux figures 3 à 50 Cette compression de la virole peut produire de petits bourrelets 11 et 16 (figure 5) à chaque extrémité du joint.
Il est également suffisant de maintenir le joint sous compression, mê- me après que les matrices ont été enlevées et qu'un certain "redressement" du métal a eu lieuo
Dans la forme d'exécution préférée de la présente invention, les bords en regard l'un de l'autre de la virole sont, après le cintrage et la conformation ainsi appliqués, collés ou soudés, par exemple à l'aide d'une matière de brasage 18 (figure 4), comme on le pratiquait jusqu'à présent pour coller des joints, tels que celui représenté à la figure 20
Lorsque les connecteurs sont ainsi formés, la matière de brasure ou de soudure servant à sceller le joint, peut être appliquée, avant le déplacement final des bords, en sorte que cette matière se trouve entre ceux-ci, lorsque le forgeage est terminée Lorsqu'ils sont chauffés jusqu'au point liquide,
c'est-à-dire jusqu'à la température de fusion complète du métal de liaison, celui-ci vient, sous l'effet des forces de compression obtenues lors du "surprofilage", en contact intime avec les faces du joint et s'étend sur toute la surface de celui-ci (figure 4). Etant donné que la force de compression est ordinairement à son maximum au voisinage de la périphérie intérieure, l'excès éventuel de métal d'apport est chassé vers l'extérieur, lisse et uniformeo En outre, les forces de compression assurent et coopèrent à la production d'un joint d'épaisseur minimumo On a constaté, en effet, que plus le joint est mince et uniforme, ce qui favorise son "mouillage" complet par le métal d'apport ou de soudure, plus ce joint est résistant et plus est grande la pression de sertissage qu'il peut supporter sans rupture.
Lorsque la virole est en cuivre électrique pur, le métal de liaison est avantageusement constitué par un métal de soudure ou de brasure à l'argento Un avantage de l'invention réside, toutefois, dans le fait que la plus grande résistance résultant du moindre écartement entre les bords à réunir et de la compression du joint permet l'emploi de matières de soudure plus tendres.
L'invention procure donc un joint extrêmement résistant, capable de résister dans la fabrication de connecteurs de grandes dimensionsoLe joint obtenu suivant la présente invention est suffisamment résistant pour que la virole puisse, par exemple, être écrasée ou aplatie, en formant un pli le long du joint, sans que se produise de rupture.
Les connecteurs obtenus suivant la présente invention, lorsqu'ils sont constitués en un métal malléable, tel que cuivre électrique recuit, laiton tendre, fer doux, aluminium, etc..., conviennent particulièrement pour établir des connexions formées par pression avec des fils conducteurs, câbles ou analogues (ces connexions sont parfois désignées sous l'appellation de "connexions serties"). La présente invention convient, toutefois, en particulier, pour des connexions liées,formées avec ou sans application de pressiono Si, par exemple, un ruban en une matière de soudure, de préférence une matière de soudure à faible point de fusion, est insérée entre les bords 12 et 14, lorsque la virole est profilée ou formée, et si les bords sont soumis à une compression (surprofilage)
appliquée contre la partie extérieure de la
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largeur de la virole, la matière de soudure pourra s'écouler entre le fil ou conducteur et la virole, lorsque ceux-ci ont été assemblés et chaufféso Si le chauffage se produit, pendant la compression dans une matrice de sertissage (par exemple du type décrit dans les brevets UoSoAo 203590083, 205540813 et 2.535.013), la pellicule d'agent de liaison se trouvant entre le fil ou conducteur et la virole sera chassée vers le bas et refoulée sur la surface du fil.
REVENDICATIONS.
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IMPROVEMENTS TO ELECTRICAL CONNECTORS.
The present invention relates to electrical connectors and, more particularly, to sheet metal connectors of the welded joint type, as well as to a process for obtaining such connectors, in which a sheet metal blank is bent and puts its edges end to end, so as to form a ferrule provided with a seal.
In the art of electrical connectors, it has come to be considered that the best method of obtaining connectors from a flat piece of sheet metal is to bend parts of a blank and secure the edges end to end. so as to form a ferrule portion, for example as described in US Pat. No. 2,385,792.
In the simple method of making a solder joint connector, a blank with a pair of ears is stamped into sheet metal and the ears are curved towards each other until the edges come to rest. against each other, so as to form a longitudinal seam or seal along the ferrule portion of the connector. The inherent nature of this process is such that a V is formed at the joint, the diverging end of which faces outward and which can be filled with solder material.
The solder alloys, which are most satisfactory in this regard, are those which flow easily in small crevices or cracks between suitably matched parts. If the opening is too wide, the molten solder material can escape and drip onto other parts, where its presence is detrimental.
On the other hand, if the brazing is carried out at a temperature lower than that at which the brazing material flows freely, the joint may exhibit poor strength. To overcome this difficulty, it has been proposed to stamp the edges of the ears, so that the "V" of the joint is reversed, that is to say so
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that this V diverges inward, so that solder material can be applied to the inside and any flow is outward, where such flow would be less detrimental. The result of the latter process, however, was even lower than what we wanted.
It has been found, in particular, that when the dimensions of the connectors are increased, the previously known methods for forming the brazed joint are even less satisfactory, in that the joint may not offer the required resistance under the effect of the necessary pressures. for crimping connectors of such large dimensions.
According to the present invention, the shell is formed from a blank whose width is somewhat greater than the outer circumference of the completed shell, the blank is bent and its edges are brought into contact with each other. and the ferrule is then placed under compression (over-threading) over its entire surface, so as to be effectively forged to a smaller circumference. This compression forging first occurs at the inner edge of the joint, where the pressure is concentrated over less than the width and thickness of the metal and the metal flows until it makes contact across the width and the thickness of the metal.
Thus, the edges are perfectly adapted to each other, so that a very thin film of material will join them along their entire length in a stronger and more resistant seal that will withstand the pressures and deformations, which the metal itself may object.
The main object of the present invention is therefore an electrical connector of the brazed joint type, which can be suitably crimped under pressure on a conductor. The subject of the invention is also an electrical connector of the type formed from a sheet metal blank and having a joint whose opposite faces are in intimate contact substantially over their entire surface. The subject of the invention is also an economical and safe process for manufacturing such electrical connectors from a sheet metal blank. Finally, a further subject of the invention is an electrical connector of the brazed joint type, in which any excess of brazing material is automatically forced outwards.
The aforementioned objects, as well as other objects of the invention will appear in the course of the following description or will be indicated in this section.
In the drawings appended hereto: - Figure 1 is a perspective view of a connector blank according to the present invention; - Figure 2 is a sectional view of a portion forming a shell, curved, before circumferential compression; - Figure 3 is a view similar to that of Figure 2. after such compression; - Figure 4 is, on a larger scale, a fragmentary section of the joint of Figure 3 after formation and final brazing; - Figure 5 is a side view of a connector, and - Figure 6 is a perspective view showing a connector according to the invention crimped on a conductor.
In Figure 1, the blank 10, of which the connector is to be formed, comprises a special part, intended to form a ferrule whose width W is greater than the outer circumference of the ferrule, which must be formed. In general, it has been found to be advantageous for this width to exceed this outer circumference by about 5%, but the amount by which this width must exceed said circumference will depend on the particular material employed and the particular dimensions of the ferrule.
This additional width is intended to give the initially formed ferrule excessive dimensions and thus to allow circumferential compression of the ferrule to a sufficient extent, beyond its elastic limit.
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that, so that the metal of the edges comes into contact over the entire width and the entire thickness of these edges As can be seen in Figures 2 and 39, the diameter A is greater than the diameter A'o
The blank of Figure 1 is first bent upwards until it forms a U-shaped piece, which is then bent to the shape shown in Figure 2.
At this stage, the ferrule can be slightly elliptical, so as to facilitate its compression into a circular cylinder o The ferrule is then compressed (overprofiling) circumferentially and the edges of the seal, in particular the inner edges, are moved so as to creep at cold, until the edges 12, 14 of the gasket are in contact with each other face to face and parallel and until the edges facing each other are under compression on their entire surface. The connector illustrated in FIGS. 3 to 50 is thus obtained. This compression of the ferrule can produce small beads 11 and 16 (FIG. 5) at each end of the seal.
It is also sufficient to keep the seal under compression even after the dies have been removed and some "straightening" of the metal has taken place.
In the preferred embodiment of the present invention, the opposite edges of the ferrule are, after the bending and shaping thus applied, glued or welded, for example using a brazing material 18 (figure 4), as has been practiced heretofore for bonding joints, such as that shown in figure 20
When the connectors are so formed, the solder or solder material used to seal the joint can be applied, before the final displacement of the edges, so that this material is between them, when the forging is completed. they are heated to the liquid point,
that is to say up to the complete melting temperature of the bonding metal, the latter comes, under the effect of the compressive forces obtained during the "overprofiling", in intimate contact with the faces of the seal and s 'extends over the entire surface thereof (Figure 4). Since the compressive force is usually at its maximum near the inner periphery, any excess filler metal is forced outward, smooth and uniform. In addition, the compressive forces ensure and cooperate in the production of a joint of minimum thickness It has been observed that the thinner and more uniform the joint is, which favors its complete "wetting" by the filler or weld metal, the more this joint is resistant and the more the crimping pressure it can withstand without breaking is great.
When the ferrule is made of pure electric copper, the connecting metal is advantageously constituted by a solder or silver brazing metal. An advantage of the invention lies, however, in the fact that the greater resistance resulting from the smaller spacing between the edges to be joined and the compression of the joint allows the use of softer welding materials.
The invention therefore provides an extremely strong seal, capable of withstanding in the manufacture of large-dimension connectors. The seal obtained according to the present invention is sufficiently strong so that the ferrule can, for example, be crushed or flattened, forming a fold along of the seal, without breaking.
The connectors obtained according to the present invention, when they are made of a malleable metal, such as annealed electrical copper, soft brass, soft iron, aluminum, etc., are particularly suitable for making connections formed by pressure with conducting wires. , cables or the like (these connections are sometimes referred to as "crimp connections"). The present invention is, however, particularly suitable for bonded connections, formed with or without the application of pressure. If, for example, a tape of a solder material, preferably a low melting point solder material, is inserted between edges 12 and 14, when the ferrule is profiled or formed, and if the edges are subjected to compression (overprofiling)
applied against the outer part of the
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width of the ferrule, the solder material will be able to flow between the wire or conductor and the ferrule, when these have been assembled and heated o If heating occurs, during compression in a crimping die (for example of the type described in UoSoAo patents 203590083, 205540813 and 2,535,013), the film of bonding agent located between the wire or conductor and the ferrule will be driven down and forced onto the surface of the wire.
CLAIMS.