EP0495705A1 - Connecteur électrique pour le passage de courants de très fortes intensités - Google Patents

Connecteur électrique pour le passage de courants de très fortes intensités Download PDF

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EP0495705A1
EP0495705A1 EP92400089A EP92400089A EP0495705A1 EP 0495705 A1 EP0495705 A1 EP 0495705A1 EP 92400089 A EP92400089 A EP 92400089A EP 92400089 A EP92400089 A EP 92400089A EP 0495705 A1 EP0495705 A1 EP 0495705A1
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EP
European Patent Office
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elements
bracelets
socket
pin
electrical connector
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Withdrawn
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EP92400089A
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German (de)
English (en)
Inventor
René Grappe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FCI France SA
Original Assignee
Souriau et Cie
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Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/15—Pins, blades or sockets having separate spring member for producing or increasing contact pressure
    • H01R13/187—Pins, blades or sockets having separate spring member for producing or increasing contact pressure with spring member in the socket
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/53—Bases or cases for heavy duty; Bases or cases for high voltage with means for preventing corona or arcing

Definitions

  • each contact bracelet is a function, in particular, of its geometry and the number of points of contact it provides with the two surfaces between which it is interposed.
  • the ability of the connector to withstand current intensities higher than those normally expected for an individual bracelet is traditionally obtained by multiplying the number of bracelets which are then placed one after the other.
  • the object of the invention is essentially to remedy these drawbacks and to propose an improved arrangement of a connector with several contact bracelets which is more compact, lighter and possibly less expensive than the connectors currently used and which is furthermore of more satisfactory and safer electrical operation.
  • an electrical connector as defined above is essentially characterized, being arranged in accordance with the invention, in that the first and second connector elements have, respectively around the socket and the pin, at least one annular skirt extending axially and at least one contiguous annular recess shaped and positioned to receive the annular skirt of the other connector element when the two elements are coupled to each other, and in that it comprises at least two contact bracelets arranged concentrically and approximately mutually aligned radially, these bracelets being interposed between the facing surfaces of the socket, pin and mutually interlocked skirts when the two connector elements are coupled to each other.
  • each bracelet is retained in an annular groove hollowed out in one of the cooperating surfaces of the sleeve and / or of the pin and / or of the skirts.
  • all the contact bracelets individually associated with a pair of cooperating surfaces of the socket and / or of the pin and / or of the skirts are worn by the surfaces which have the same radial orientation (facing radially inwards or turned radially outwards); this arrangement leads to an advantageous arrangement in that it provides protection of the bracelets against impact when the two connector elements are not coupled and which consists in that all the contact bracelets are carried by the surfaces which are turned towards inside and which are sheltered when the two connector elements are not assembled to each other.
  • each contact bracelet is, in a manner known per se, constituted by a ribbon of an elastically deformable material having a conformation approximately in Greek or a similar conformation giving it a radial elasticity.
  • each contact bracelet is, in a manner which is also known per se, bent transversely so as to be supported by its edges on its support surface and centrally on the cooperating surface in look of the support surface.
  • the arrangement in accordance with the invention (bracelets arranged concentrically) can be combined with the arrangement previously used (bracelets arranged one after the other) so that, when a large number of contact bracelets is necessary, the compromise thus obtained makes it possible to reduce the longitudinal dimension of the connector without however causing an excessive increase in its diameter.
  • the connector can be equipped with several bracelets arranged in several concentric groups of, each, several bracelets arranged one after the other.
  • FIGS. 1 and 2 very schematically represent an electrical connector arranged in accordance with the invention and shown respectively in two different functional positions (respectively uncoupled and coupled).
  • the electrical connector shown in the drawings consists of two connector elements which can be coupled together, namely a connector element A, comprising a body 1 provided with an axial bore 2 opening onto the front face of said body 1 and forming a socket, and a connector element B, comprising a body 3 provided with a part projecting axially on the front face of said body and forming a pin 4.
  • This pin is dimensioned and shaped to be housed in the bore 2 when the two elements A and B are coupled one to the other. 'other.
  • element A will be called “female element” and element B will be said "male element”.
  • the two connector elements A and B are shaped, in their respective rear parts (not shown in the drawings), to be connected to respective conductors.
  • the two bodies 1 and 3 of the elements A and B are, at least in their respective front parts, produced in massive form, that is to say that the spindle 4 and the sleeve 2 are machined (for example by turning) in metallic blocks, for example of copper, the surfaces useful for the conduction of electric current being able to be covered with gold.
  • annular contacts 5 in the form of a bracelet which are interposed between facing surfaces belonging respectively to element A and to element B.
  • the contact bracelets 5 are arranged, no longer axially one after the other between pin and socket as was the case in the prior connectors (see for example document FR-2 622 361), but concentrically with each other being approximately radially aligned.
  • the bodies of elements A and B are arranged specifically to support the contact bracelets. To this end, it is necessary multiply the number of cooperating annular surfaces of elements A and B in correspondence with the number of contact bracelets to be used.
  • the embodiment shown in Figures 1 and 2 is arranged to include two contact bracelets. To this end, the bore 2 is hollowed out in a portion of the body 1 of annular shape forming an annular skirt 6 which has an outside diameter smaller than that of the body 1 so as to delimit an external annular clearance 7 a which ends in a external annular shoulder 7 b against which a sealing ring 8 is put in place.
  • the body 3 of the male element B has an annular skirt 9 surrounding the spindle 4 at a radial distance and defining therewith a annular housing 10.
  • This housing 10 is dimensioned and configured to receive the annular skirt 6 of the female element A when the two elements A and B are coupled, while then the skirt 9 of the male element B engages in the external clearance 7 a and surrounds the skirt 6 of the female element A while being abutted against the seal 8 (see fig. 2).
  • annular gutter 11A In the lateral face of the bore 2 is hollowed out an annular gutter 11A in which is disposed a contact bracelet 5A.
  • annular gutter 11B In the outermost lateral face of the housing 10 is hollowed out an annular gutter 11B in which is disposed a contact bracelet 5B.
  • each contact bracelet 5A and 5B are shaped in any way appropriate to their function; in this regard, reference may be made in particular to document FR-2 622 361.
  • each contact bracelet is constituted by a ribbon of an elastically deformable material having a conformation approximately in Greek or a similar conformation conferring on it a radial elasticity.
  • each bracelet is bent transversely to be supported by its edges on the bottom of the groove which supports it and centrally on the cooperating surface located opposite and belonging to the other element, when the two elements A and B are coupled (fig. 2); when the two elements are not coupled, the central part of the bracelet projects radially beyond the surrounding surface (fig. 1).
  • all the straps 5 are arranged with their respective transverse concavities oriented in the same radial direction.
  • the two straps are carried by the internal face of the bore 2 and of the annular housing 5, otherwise by the annular surfaces of the connector elements A and B which have the same direction of radial orientation; here the two surfaces are turned radially inwards, an arrangement which offers the advantage that the straps are protected against external shocks when the two elements A and B are not coupled.
  • the number of skirts and annular grooves provided on elements A and B depends on the number of contact bracelets that the connector must include. However, to avoid an excessive increase in the diameter of the connector when the number of bracelets is large, it is possible to envisage a combination of the arrangement previously used and the arrangement in accordance with the invention, that is to say of distributing the bracelets in several groups of each, several bracelets arranged one after the other.
  • the connector represented in FIGS. 1 and 2 could be equipped with four bracelets, namely two bracelets 5A arranged one after the other on the female element A and two bracelets 5B arranged one after the other on the male element B.

Abstract

Connecteur électrique destiné à raccorder deux organes électriquement conducteurs susceptibles d'être parcourus par des courants d'intensité très élevée, notamment par des courants de court-circuit, comportant : un premier élément (A) de connecteur muni d'une douille (2) ; un second élément (B) de connecteur, accouplable mécaniquement avec le précédent, muni d'une broche (3) apte à être abritée dans la douille (2) lorsque les deux éléments (A,B) sont accouplés, les éléments (A, B) présentant, respectivement autour de la douille (2) et de la broche (4), au moins une jupe annulaire (6, 9) s'étendant axialement et au moins un évidement annulaire contigu (7a, 10) conformé et positionné pour recevoir la jupe annulaire de l'autre élément de connecteur lorsque les deux éléments sont accouplés ; et au moins deux bracelets de contact (5A, 5B) disposés concentriquement et approximativement mutuellement alignés radialement, ces bracelets étant interposés entre les surfaces en regard des douille, broche et jupes mutuellement emboîtées lorsque les deux éléments (A, B) sont accouplés. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux connecteurs électriques destinés à raccorder deux organes électriquement conducteurs susceptibles d'être parcourus par des courants d'intensité très élevée, notamment par des courants de court-circuit, comportant :
    • un premier élément de connecteur qui est muni d'au moins un alésage parallèle à son axe et formant douille,
    • un second élément de connecteur, accouplable mécaniquement avec le précédent, qui est muni d'au moins un doigt formant broche apte à être abrité dans le susdit alésage lorsque les deux éléments de connecteur sont accouplés l'un à l'autre, et
    • au moins un contact annulaire en forme de bracelet porté par l'un de ces premier et second éléments pour assurer une liaison électrique entre la douille et la broche.
  • On connaît déjà des connecteurs électriques de ce type, par exemple de par le document FR-A-2 622 361 au nom de la Demanderesse.
  • La capacité de passage du courant offerte par chaque bracelet de contact est fonction, notamment, de sa géométrie et du nombre de points de contact qu'il assure avec les deux surfaces entre lesquelles il est interposé. Pour un diamètre donné de la douille et de la broche du connecteur, et donc pour un diamètre donné du bracelet, l'aptitude du connecteur à supporter des intensités de courant supérieures à celles normalement prévue pour un bracelet individuel s'obtient traditionnellement en multipliant le nombre des bracelets qui sont alors disposés les uns à la suite des autres.
  • Bien entendu, cet agencement conduit à accroître la longueur de la broche et de la douille, et donc la longueur globale du connecteur, pour que le nombre approprié de bracelets puisse être mis en place. Cet accroissement de longueur conduit corrélativement à un accroissement du volume de métal constituant le connecteur, et donc à un accroissement de son poids et de son prix. Cela est inadmissible pour certaines applications (par exemple aéronautique, astronautique) où les contraintes de poids et d'encombrement sont particulièrement sévères.
  • Par ailleurs, du point de vue électrique, un tel agencement des bracelets les uns à la suite des autres est particulièrement défavorable. En particulier lors du passage de courants alternatifs, les contacts (douille et broche) et les bracelets de contact sont soumis à des forces électrodynamiques importantes susceptibles d'entraîner un décentrement des contacts. Au cours de ces décentrements, les bracelets subissent des déformations radiales (d'un côté, écrasement des points de contact avec augmentation sensible de la surface de contact et diminution de la densité de courant en chaque point de contact et, de l'autre côté diamétralement opposé, soulagement des points de contact avec diminution sensible de la surface de contact et augmentation de la densité de courant en chaque point de contact). Ces déformations sont simultanées et de même sens pour tous les bracelets, ce qui conduit à des conditions de fonctionnement peu favorables pour le connecteur.
  • L'invention a essentiellement pour but de remédier à ces inconvénients et de proposer un agencement perfectionné d'un connecteur à plusieurs bracelets de contact qui soit plus compact, moins lourd et éventuellement moins coûteux que les connecteurs actuellement utilisés et qui en outre soit d'un fonctionnement électrique plus satisfaisant et plus sûr.
  • A cette fin, un connecteur électrique tel que défini plus haut se caractérise essentiellement, étant agencé conformément à l'invention, en ce que les premier et second éléments de connecteur présentent, respectivement autour de la douille et de la broche, au moins une jupe annulaire s'étendant axialement et au moins un évidement annulaire contigu conformé et positionné pour recevoir la jupe annulaire de l'autre élément de connecteur lorsque les deux éléments sont accouplés l'un à l'autre, et en ce qu'il comporte au moins deux bracelets de contact disposés concentriquement et approximativement mutuellement alignés radialement, ces bracelets étant interposés entre les surfaces en regard des douille, broche et jupes mutuellement emboîtées lorsque les deux éléments de connecteurs sont accouplés l'un à l'autre.
  • De façon pratique, chaque bracelet est retenu dans une gorge annulaire creusée dans l'une des surfaces coopérantes de la douille et/ou de la broche et/ou des jupes.
  • Dans une réalisation possible, tous les bracelets de contact associés individuellement à une paire de surfaces coopérantes de la douille et/ou de la broche et/ou des jupes sont portés par les surfaces qui ont la même orientation radiale (tournées radialement vers l'intérieur ou tournées radialement vers l'extérieur) ; cette disposition conduit à un agencement avantageux en ce qu'il assure une protection des bracelets contre les chocs lorsque les deux éléments de connecteur ne sont pas accouplés et qui consiste en ce que tous les bracelets de contact sont portés par les surfaces qui sont tournées vers l'intérieur et qui sont abritées lorsque les deux éléments de connecteur ne sont pas assemblés l'un à l'autre.
  • Il est intéressant que chaque bracelet de contact soit, d'une façon du reste en soi connue, constitué par un ruban en un matériau élastiquement déformable ayant une conformation approximativement en grecque ou une conformation analogue lui conférant une élasticité radiale.
  • Il est également avantageux, pour assurer un meilleur contact électrique, que chaque bracelet de contact soit, d'une façon elle aussi en soi connue, cintré transversalement pour être en appui par ses bords sur sa surface de support et centralement sur la surface coopérante en regard de la surface de support.
  • Bien entendu, il n'est pas exclu que la disposition conforme à l'invention (bracelets disposés concentriquement) puisse se combiner avec la disposition antérieurement employée (bracelets disposés les uns à la suite des autres) de manière que, lorsqu'un grand nombre de bracelets de contact s'avère nécessaire, le compromis ainsi obtenu permette de réduire la dimension longitudinale du connecteur sans pour autant entraîner un accroissement excessif de son diamètre. Ainsi le connecteur peut être équipé de plusieurs bracelets disposés en plusieurs groupes concentriques de, chacun, plusieurs bracelets disposés les uns à la suite des autres.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation détaillé donné uniquement à titre d'exemple illustratif. Dans cette description, on se réfère au dessin annexé sur lequel les figures 1 et 2 représentent, de façon très schématique, un connecteur électrique agencé conformément à l'invention et montré respectivement dans deux positions fonctionnelles différentes (respectivement désaccouplé et accouplé).
  • Le connecteur électrique représenté aux dessins se compose de deux éléments de connecteur accouplables l'un à l'autre, savoir un élément de connecteur A, comportant un corps 1 pourvu d'un alésage axial 2 débouchant sur la face frontale dudit corps 1 et formant une douille, et un élément de connecteur B, comportant un corps 3 pourvu d'une partie saillant axialement sur la face frontale dudit corps et formant une broche 4. Cette broche est dimensionnée et conformée pour se loger dans l'alésage 2 lorsque les deux éléments A et B sont accouplés l'un à l'autre. Dans ce qui suit, l'élément A sera dit "élément femelle" et l'élément B sera dit "élément mâle".
  • Bien entendu les deux éléments de connecteur A et B sont conformés, dans leurs parties arrières respectives (non montrées sur les dessins), pour être raccordés à des conducteurs respectifs.
  • Sur les figures, seules les parties des éléments de connecteur A et B nécessaires à la compréhension de l'invention sont représentées.
  • Les deux corps 1 et 3 des éléments A et B sont, au moins dans leurs parties antérieures respectives, réalisés sous forme massive, c'est-à-dire que la broche 4 et la douille 2 sont usinées (par exemple par tournage) dans des blocs métalliques, par exemple en cuivre, les surfaces utiles pour la conduction du courant électrique pouvant en outre être recouvertes d'or.
  • La conduction du courant électrique entre les deux éléments de connecteur A et B accouplés est assurée par des contacts annulaires 5 en forme de bracelet qui sont interposés entre des surfaces en regard appartenant respectivement à l'élément A et à l'élément B. Conformément à l'invention, les bracelets de contact 5 sont disposés, non plus axialement les uns à la suite des autres entre broche et douille comme c'était le cas dans les connecteurs antérieurs (voir par exemple le document FR-2 622 361), mais concentriquement les uns aux autres en étant approximativement alignés radialement.
  • Il est donc nécessaire que les corps des éléments A et B soient agencés spécifiquement pour supporter les bracelets de contact. A cet effet, il faut multiplier le nombre des surfaces annulaires coopérantes des éléments A et B en correspondance avec le nombre de bracelets de contact à utiliser. L'exemple de réalisation représenté aux figures 1 et 2 est agencé pour comporter deux bracelets de contact. A cet effet, l'alésage 2 est évidé dans une portion du corps 1 de forme annulaire formant une jupe annulaire 6 qui a un diamètre extérieur inférieur à celui du corps 1 de manière à délimiter un dégagement annulaire externe 7a qui se termine par un épaulement annulaire externe 7b contre lequel est mis en place une bague d'étanchéité 8. De façon correspondante, le corps 3 de l'élément mâle B présente une jupe annulaire 9 entourant la broche 4 à distance radiale et définissant avec celle-ci un logement annulaire 10. Ce logement 10 est dimensionné et configuré pour recevoir la jupe annulaire 6 de l'élément femelle A lorsque les deux éléments A et B sont accouplés, tandis qu'alors la jupe 9 de l'élément mâle B s'engage dans le dégagement externe 7a et entoure la jupe 6 de l'élément femelle A en étant abouté contre le joint d'étanchéité 8 (voir fig. 2).
  • Dans la face latérale de l'alésage 2 est creusée une gouttière annulaire 11A dans laquelle est disposé unbracelet de contact 5A. Dans la face latérale la plus externe du logement 10 est creusée une gouttière annulaire 11B dans laquelle est disposé un bracelet de contact 5B.
  • Les bracelets de contact 5A et 5B sont conformés de toute façon appropriée à leur fonction ; on pourra à ce propos se reporter notamment au document FR-2 622 361. En bref chaque bracelet de contact est constitué par un ruban en un matériau élastiquement déformable ayant une conformation approximativement en grecque ou une conformation analogue lui conférant une élasticité radiale. chaque bracelet est cintré transversalement pour être en appui par ses bords sur le fond de la gorge qui le supporte et centralement sur la surface coopérante située en regard et appartenant à l'autre élément, lorsque les deux éléments A et B sont accouplés (fig. 2) ; lorsque les deux éléments ne sont pas accouplés, la partie centrale du bracelet fait saillie radialement au-delà de la surface environnante (fig. 1). Autrement dit, tous les bracelets 5 sont disposés avec leurs concavités transversales respectives orientées dans le même sens radial.
  • Les deux bracelets sont portés par la face interne de l'alésage 2 et du logement annulaire 5, autrement par les surfaces annulaires des éléments de connecteur A et B qui ont le même sens d'orientation radiale ; ici les deux surfaces sont tournées radialement vers l'intérieur, disposition qui offre l'avantage que les bracelets sont protégés contre les chocs extérieurs lorsque les deux éléments A et B ne sont pas accouplés.
  • Le nombre des jupes et des gorges annulaires prévues sur les éléments A et B est fonction du nombre de bracelets de contact que doit comporter le connecteur. Toutefois, pour éviter un accroissement excessif du diamètre du connecteur lorsque le nombre des bracelets est important, on peut envisager une combinaison de la disposition antérieurement employée et de la disposition conforme à l'invention, c'est-à-dire de répartir les bracelets en plusieurs groupes de chacun, plusieurs bracelets disposés les uns à la suite des autres. Par exemple le connecteur représenté aux figures 1 et 2 pourrait être équipé de quatre bracelets, savoir deux bracelets 5A disposés l'un à la suite de l'autre sur l'élément femelle A et deux bracelets 5B disposés l'un à la suite de l'autre sur l'élément mâle B.
  • Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.

Claims (8)

  1. Connecteur électrique destiné à raccorder deux organes électriquement conducteurs susceptibles d'être parcourus par des courants d'intensité très élevée, notamment par des courants de court-circuit, comportant :
    - un premier élément (A) de connecteur qui est muni d'au moins un alésage (2) parallèle à son axe et formant douille,
    - un second élément (B) de connecteur, accouplable mécaniquement avec le précédent, qui est muni d'au moins un doigt formant broche (3) apte à être abrité dans le susdit alésage lorsque les deux éléments de connecteur sont accouplés l'un à l'autre, et
    - au moins un contact annulaire en forme de bracelet (5) porté par l'un de ces premier et second éléments pour assurer une liaison électrique entre la douille et la broche,
    caractérisé
    - en ce que les premier et second éléments de connecteur (A, B) présentent, respectivement autour de la douille (2) et de la broche (4), au moins une jupe annulaire (6, 9) s'étendant axialement et au moins un évidement annulaire contigu (7a, 10) conformé et positionné pour recevoir la jupe annulaire de l'autre élément de connecteur lorsque les deux éléments sont accouplés l'un à l'autre,
    - et en ce qu'il comporte au moins deux bracelets de contact (5A, 5B) disposés concentriquement et approximativement mutuellement alignés radialement, ces bracelets étant interposés entre les surfaces en regard des douille, broche et jupes mutuellement emboîtées lorsque les deux éléments de connecteurs sont accouplés l'un à l'autre.
  2. Connecteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque bracelet (5A, 5B) est retenu dans une gorge annulaire (11A, 11B) creusée dans l'une des surfaces coopérantes de la douille (2) et/ou de la broche (4) et/ou des jupes (6, 9).
  3. Connecteur électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que tous les bracelets de contact associés individuellement à une paire de surfaces coopérantes de la douille et/ou de la broche et/ou des jupes sont portés par les surfaces qui ont la même orientation radiale (tournées radialement vers l'intérieur ou tournées radialement vers l'extérieur).
  4. Connecteur électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que tous les bracelets de contact sont portés par les surfaces qui sont tournées vers l'intérieur et qui sont abritées lorsque les deux éléments de connecteur ne sont pas assemblés l'un à l'autre.
  5. Connecteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque bracelet de contact est constitué par un ruban en un matériau élastiquement déformable ayant une conformation approximativement en grecque ou une conformation analogue lui conférant une élasticité radiale.
  6. Connecteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque bracelet est cintré transversalement pour être en appui par ses bords sur sa surface de support et centralement sur la surface coopérante en regard de la surface de support.
  7. Connecteur électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que tous les bracelets sont disposés avec leur concavité transversale dirigée dans le même sens radial.
  8. Connecteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est équipé de plusieurs bracelets disposés en plusieurs groupes concentriques de, chacun, plusieurs bracelets disposés les uns à la suite des autres.
EP92400089A 1991-01-17 1992-01-14 Connecteur électrique pour le passage de courants de très fortes intensités Withdrawn EP0495705A1 (fr)

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FR9100504 1991-01-17
FR919100504A FR2671914B1 (fr) 1991-01-17 1991-01-17 Connecteur electrique pour le passage de courants de tres fortes intensites.

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