EP0559585A1 - Borne de raccordement à étrier d'épaisseur variable et à écrou serti - Google Patents

Borne de raccordement à étrier d'épaisseur variable et à écrou serti Download PDF

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EP0559585A1
EP0559585A1 EP93420089A EP93420089A EP0559585A1 EP 0559585 A1 EP0559585 A1 EP 0559585A1 EP 93420089 A EP93420089 A EP 93420089A EP 93420089 A EP93420089 A EP 93420089A EP 0559585 A1 EP0559585 A1 EP 0559585A1
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arms
connection terminal
nut
thickness
stirrup
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Noel Le Corre
Jean-Jacques Nardin
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Schneider Electric SE
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Merlin Gerin SA
Schneider Electric SE
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/38—Clamped connections, spring connections utilising a clamping member acted on by screw or nut

Definitions

  • connection terminal for electrical equipment comprising a U-shaped bracket having two rectilinear and parallel arms joined at the base by a common core constituting the semi-arched bottom of the terminal, a two-nut lateral tenons, inserted inside the U in opposite mortises made in the vicinity of the ends of the two arms, and a clamping screw housed in a tapped hole in the nut, and extending in the median plane of symmetry parallel to the two arms.
  • the phase and neutral circuits are housed in a common insulating box having a reduced width, in particular 18mm.
  • a neutral terminal and a phase terminal must be placed side by side in adjacent drums on each side connection side of the housing.
  • Each terminal must have sufficient mechanical strength to withstand the tightening torque, and oppose the pulling of the cables, and must also authorize the clamping of cables of different diameters.
  • the clamp of the bollard is generally made from a relatively thick sheet metal which limits the spacing between the arms. The connection of cables of large diameters is then impossible if one wishes to keep the overall dimensions in width of 18mm. As a result, the ratings of the unipolar and neutral circuit breakers are limited to 32A.
  • the object of the invention is to improve the structure of a connection terminal for use in electrical devices of large sizes and reduced dimensions.
  • the terminal according to the invention is characterized in that the half-vaulted core has a thickness greater than that of each arm, said thickness being variable to constitute a beam embedded at its two ends at the base of the arms, and having a uniform mechanical resistance for a predetermined tightening torque, when the cable is wedged between the core and the underside of the contact pad.
  • the thickness of the half-arch is maximum in the median plane of the stirrup, and decreases progressively up to the base of each arm, the pressure on the beam acting in a distribution appreciably parabolic and symmetrical with respect to the median plane.
  • the assembly of the stirrup with the nut is effected by crimping the tenons in the mortises generating two mechanical interlocking connections.
  • Figure 1 is a sectional view of the connection terminal according to the invention, inserted on a contact pad.
  • Figure 2 is a plan view of Figure 1, after removal of the clamping screw.
  • Figure 3 shows a profile view of Figure 1.
  • Figure 4 shows a perspective view of the caliper and nut assembly of the terminal.
  • Figure 5 is a view of the sheet metal strip cut for the stirrup manufacturing.
  • Figure 6 shows a perspective view of the nut.
  • Figure 7 is a partial view on an enlarged scale of the stirrup.
  • a connection terminal 10 for electrical equipment includes a U-shaped bracket 12 made of conductive metallic material from a cut sheet 13 (FIG. 5).
  • the stirrup 12 comprises two parallel arms 14, 16 joined at the base by a common core 18 having a slightly curvilinear profile constituting the half-arched bottom of the stirrup (12).
  • a nut (20) with two opposite lateral tenons (22,24) is inserted inside the U in corresponding mortises 26,28 of rectangular shapes, formed in the vicinity of the ends of the two arms 14,16.
  • the nut 20 is provided in its central zone with a tapped circular orifice 30 with internal thread intended to cooperate with the external thread of a screw 32 with a tightening head 34.
  • the screwing of the tightening head 34 causes a displacement in translation of the screw 32 in an axial direction parallel to the two arms 14,16.
  • the end of the screw 32 is capable of bearing on the upper face of a fixed contact pad 36 (FIG. 1), arranged with clearance between the sides of the arms 12,14 and in electrical connection with the contact circuit of the 'equipment.
  • the cable 38 to be connected is introduced into terminal 10 between the core 18 of the stirrup 12 and the underside of the contact pad 36.
  • the relative displacement of the stirrup 12 when the screw 32 is screwed causes an effect jamming of the cable 38 between the core 18 and the fixed contact pad 36.
  • the front face of the core 18 of the stirrup 12 is provided with a flap-shaped tongue 40 folded at an angle downwards.
  • the flap 40 extends perpendicularly to the two arms 14, 16, so as to gradually close off the inactive portion of the orifice of the housing during the translational movement of the stirrup 12 in the direction of the contact pad 36.
  • the half-vault of the core 18 comprises two triangular openings 41,42 disposed in the central zone symmetrically with respect to the median plane of trace 43, and cooperating with two teeth 44,46 projecting from the lower surface of the contact pad 36, to allow the connection of cables or conductors of small diameters.
  • variable thickness of the half-vault of the core 18 is always greater than that of each arm 14, 16 in order to withstand the mechanical stresses of tightening the cable 38 by the contact pad 36 and the screw 32.
  • the force F of clamping located in the median plane 43 ( Figure 7) exerts maximum pressure on the central part of the half arch. The thickness at this location is maximum, and gradually decreases to the base of each straight arm 14,16.
  • the whole of the semi-vault with variable thickness constitutes a beam working at bending with embedding at its two ends 48.50 at the base of each arm 14.16.
  • the pressure on the beam due to the tightening of the screw 32 is not punctual, but is exerted according to a distribution substantially parabolic and symmetrical with respect to the median plane 43.
  • the thickness of the flap 40 corresponds to the average thickness of the core 18.
  • Obtaining the sheet metal part 13 bi-thickness of Figure 5 can be achieved by different methods.
  • a first method consists in producing a profiled strip by stretching in a die.
  • a second process provides for the cutting a single-thickness strip corresponding to the maximum thickness of the core 18, followed by a crushing operation at the level of the two arms 14, 16 in order to obtain the minimum thickness for these two parts of the caliper 12.
  • the thickness of the two arms 14, 16 of the stirrup 12 is of the order of 0.7mm, while that of the core 18 at the level of the median plane 43 is located in the vicinity of 1.4mm.
  • Each tenon 22,24 of the nut 20 has an upper face cut in a bevel 52 (FIG. 6) facilitating engagement in the corresponding mortise 26,28.
  • the assembly of the nut 20 and the stirrup 12 is effected by crimping of the pins 22, 24 in the mortises 26, 28, so as to obtain two mechanical connections without interlocking supporting the traction forces and the box effect opposing the tightening torque by screw 32.
  • the crimping operation of the studs 22,24 can be replaced or supplemented by an electrical resistance welding operation carried out on two bosses 54,56 (FIG. 3) of each arm 14,16.
  • the two bosses 54,56 are located on the external face of the arms 14,16 at the level of the nut 20, and on either side of the corresponding mortise 26,28.
  • Terminal 10 is particularly suitable for equipping a single-pole and neutral circuit breaker of ratings up to 40A, and whose housing has a width of 18mm.

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
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  • Connections By Means Of Piercing Elements, Nuts, Or Screws (AREA)
  • Connections Arranged To Contact A Plurality Of Conductors (AREA)

Abstract

L'invention concerne une borne de raccordement à étrier (12) en U et écrou (20) à vis (32). L'âme (18) en demi-voûte possède une épaisseur supérieure à celle de chaque bras (14,16), ladite épaisseur étant variable pour constituer une poutre encastrée à ses deux extrémités (48,50) au niveau de la base des bras (14,16), et présentant une résistance mécanique uniforme pour un couple de serrage prédéterminé, lorsque le câble (38) est coincé entre l'âme (18) et la face inférieure de la plage de contact (36). Applications : raccordement de disjoncteurs unipolaires et neutre de calibres allant jusqu'à 40A. <IMAGE>

Description

  • L'invention est relative à une borne de raccordement pour appareillage électrique, comportant un étrier en forme de U ayant deux bras rectilignes et parallèles réunis à la base par une âme commune constituant le fond en demi-voûte de la borne,un écrou à deux tenons latéraux, insérés à l'intérieur du U dans des mortaises opposées ménagées au voisinage des extrémités des deux bras, et une vis de serrage logée dans un orifice taraudé de l'écrou, et s'étendant dans le plan médian de symétrie parallèle aux deux bras.
  • Pour un disjoncteur unipolaire et neutre, les circuits de phase et de neutre sont logés dans un boîtier isolant commun ayant une largeur réduite, notamment 18mm. Une borne de neutre et une borne de phase doivent être disposées côte à côte dans des fûts adjacents sur chaque face latérale de connexion du boîtier. Chaque borne doit bénéficier d'une résistance mécanique suffisante pour supporter le couple de serrage, et s'opposer à l'arrachement des câbles,et doit également autoriser le serrage de câbles de différents diamètres. Pour satisfaire à ces conditions, l'étrier de la borne est généralement réalisé à partir d'une tôle relativement épaisse qui limite l'écartement entre les bras. Le raccordement de câbles de gros diamètres est alors impossible si on désire conserver l'encombrement en largeur de 18mm. Il en résulte que les calibres des disjoncteurs unipolaires et neutre sont limités à 32A.
  • L'objet de l'invention consiste à améliorer la structure d'une borne de raccordement pour en faire usage dans des appareils électriques de forts calibres et à encombrements réduits.
  • La borne selon l'invention est caractérisée en ce que l'âme en demi-voûte possède une épaisseur supérieure à celle de chaque bras,ladite épaisseur étant variable pour constituer une poutre encastrée à ses deux extrémités au niveau de la base des bras, et présentant une résistance mécanique uniforme pour un couple de serrage prédéterminé, lorsque le câble est coincé entre l'âme et la face inférieure de la plage de contact.
  • Selon une caractéristique de l'invention, l'épaisseur de la demi-voûte est maximum dans le plan médian de l'étrier, et décroît progressivement jusqu'à la base de chaque bras, la pression sur la poutre s'exerçant selon une répartition sensiblement parabolique et symétrique par rapport au plan médian.
  • Dans un disjoncteur unipolaire et neutre, il est ainsi possible dans un encombrement de 18mm, d'insérer côte à côte deux bornes de polarités différentes, isolées entre elles, et destinées à recevoir des câbles pour des calibres allant jusqu'à 40A.
  • L'assemblage de l'étrier avec l'écrou s'opère par sertissage des tenons dans les mortaises engendrant deux liaisons mécaniques à encastrement.
  • D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels:
  • La figure 1 est une vue en coupe de la borne de raccordement selon l'invention, insérée sur une plage de contact.
  • La figure 2 est une vue en plan de la figure 1, après enlèvement de la vis de serrage.
  • La figure 3 montre une vue de profil de la figure 1.
  • La figure 4 représente une vue en perspective de l'ensemble étrier et écrou de la borne.
  • La figure 5 est une vue de la bande de tôle découpée pour la fabrication de l'étrier.
  • La figure 6 montre une vue en perspective de l'écrou.
  • La figure 7 est une vue partielle à échelle agrandie de l'étrier.
  • Sur les figures 1 à 7, une borne de raccordement 10 pour appareillage électrique comporte un étrier 12 en forme de U et réalisé en matériau métallique conducteur à partir d'une tôle découpée 13 (figure 5). L'étrier 12 comporte deux bras 14,16 parallèles réunis à la base par une âme 18 commune ayant un profil légèrement curviligne constituant le fond en demi-voûte de l'étrier (12). Un écrou (20) à deux tenons (22,24) latéraux opposés est inséré à l'intérieur du U dans des mortaises 26,28 correspondantes de formes rectangulaires, ménagées au voisinage des extrémités des deux bras 14,16.
  • L'écrou 20 est muni dans sa zone centrale d'un orifice 30 circulaire taraudé à filetage interne destiné à coopérer avec le filetage extérieur d'une vis 32 à tête de serrage 34. Le vissage de la tête de serrage 34 provoque un déplacement en translation de la vis 32 selon une direction axiale parallèle aux deux bras 14,16. Le bout de la vis 32 est susceptible de prendre appui sur la face supérieure d'une plage de contact 36 (figure 1) fixe, agencée avec jeu entre les flancs des bras 12,14 et en liaison électrique avec le circuit des contacts de l'appareillage.
  • La câble 38 à raccorder est introduit dans la borne 10 entre l'âme 18 de l'étrier 12 et la face inférieure de la plage de contact 36. Le déplacement relatif de l'étrier 12 lors du vissage de la vis 32 provoque un effet de coincement du câble 38 entre l'âme 18 et la plage de contact 36 fixe.
  • La face antérieure de l'âme 18 de l'étrier 12 est dotée d'une languette en forme de bavette 40 pliée en équerre vers le bas. La bavette 40 s'étend perpendiculairement aux deux bras 14,16, de manière à obturer progressivement la portion inactive de l'orifice du boîtier lors du déplacement en translation de l'étrier 12 en direction de la plage de contact 36.
  • La demi-voûte de l'âme 18 comporte deux lumières 41,42 triangulaires disposées dans la zone centrale symétriquement par rapport au plan médian de trace 43, et coopérant avec deux dents 44,46 faisant saillie de la surface inférieure de la plage de contact 36, pour autoriser le raccordement de câbles ou conducteurs de faibles diamètres.
  • L'épaisseur variable de la demi-voûte de l'âme 18 est toujours supérieure à celle de chaque bras 14,16 pour supporter les contraintes mécaniques de serrage du câble 38 par la plage de contact 36 et la vis 32. La force F de serrage située dans le plan médian 43 (figure 7) exerce une pression maximum sur la partie centrale de la demi-voûte. L'épaisseur à cet endroit est maximum, et décroît progressivement jusqu'à la base de chaque bras 14,16 rectiligne. L'ensemble de la demi-voûte à épaisseur variable constitue une poutre travaillant à la flexion avec encastrement à ses deux extrémités 48,50 au niveau de la base de chaque bras 14,16. La pression sur la poutre due au serrage de la vis 32 n'est pas ponctuelle, mais s'exerce selon une répartition sensiblement parabolique et symétrique par rapport au plan médian 43.
  • La présence de la demi-voûte à épaisseur variable permet d'obtenir un fond d'étrier 12 d'égale résistance mécanique à la pression de serrage du câble 38. La faible épaisseur de la tôle de chaque bras 14,16 engendre un écartement optimal entre les deux flancs de l'étrier 12, autorisant l'insertion de câbles 38 de gros diamètres.
  • L'épaisseur de la bavette 40 correspond à l'épaisseur moyenne de l'âme 18. L'obtention de la pièce de tôle 13 bi-épaisseur de la figure 5 peut être réalisée au moyen de différents procédés. Un premier procédé consiste à réaliser une bande profilée par étirage dans une filière. Un deuxième procédé prévoit le découpage d'une bande mono-épaisseur correspondant à l'épaisseur maximum de l'âme 18, suivi d'une opération d'écrasement au niveau des deux bras 14,16 afin d'obtenir l'épaisseur minimum pour ces deux parties de l'étrier 12.
  • L'épaisseur des deux bras 14,16 de l'étrier 12 est de l'ordre de 0,7mm, tandis que celle de l'âme 18 au niveau du plan médian 43 se situe au voisinage de 1,4mm.
  • Chaque tenon 22,24 de l'écrou 20 comporte une face supérieure taillée en biseau 52 (figure 6) facilitant l'engagement dans la mortaise 26,28 correspondante. L'assemblage de l'écrou 20 et de l'étrier 12 s'opère par sertissage des tenons 22,24 dans les mortaises 26,28, de manière à obtenir deux liaisons mécaniques à encastrement sans jeu supportant les forces de traction et l'effet de caisson s'opposant au couple de serrage par la vis 32.
  • L'opération de sertissage des tenons 22,24 peut être remplacée ou complétée par une opération de soudage électrique par résistance effectuée sur deux bossages 54,56 (figure 3) de chaque bras 14,16. Les deux bossage 54,56 sont situés sur la face extérieure des bras 14,16 au niveau de l'écrou 20, et de part et d'autre de la mortaise 26,28 correspondante.
  • La borne 10 est particulièrement adaptée pour équiper un disjoncteur unipolaire et neutre de calibres jusqu'à 40A, et dont le boîtier présente une largeur de 18mm.

Claims (8)

  1. Borne de raccordement pour appareillage électrique, comportant un étrier (12) en forme de U ayant deux bras (14,16) rectilignes et parallèles réunis à la base par une âme (18) commune constituant le fond en demi-voûte de la borne, un écrou (20) à deux tenons (22,24) latéraux, insérés à l'intérieur du U dans des mortaises (26,28) opposées ménagées au voisinage des extrémités des deux bras (14,16), et une vis (32) de serrage logée dans un orifice (30) taraudé de l'écrou (20), et s'étendant dans le plan médian de symétrie parallèle aux deux bras (14,16), caractérisé en ce que
    l'âme (18) en demi-voûte possède une épaisseur supérieure à celle de chaque bras (14,16), ladite épaisseur étant variable pour constituer une poutre encastrée à ses deux extrémités (48,50) au niveau de la base des bras (14,16), et présentant une résistance mécanique uniforme pour un couple de serrage quelconque appliqué, lorsque le câble (38) est coincé entre l'âme (18) et la face inférieure de la plage de contact (36).
  2. Borne de raccordement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'épaisseur de la demi-voûte est maximum dans le plan médian de l'étrier (12), et décroît progressivement jusqu'à la base de chaque bras (14,16), la pression sur la poutre s'exerçant selon une répartition sensiblement parabolique et symétrique par rapport au plan médian (43).
  3. Borne de raccordement selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque tenon (22,24) de l'écrou (20) comporte une face d'insertion taillée en biseau (52), facilitant l'insertion dans la mortaise (26,28) correspondante.
  4. Borne de raccordement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'assemblage de l'étrier (12) avec l'écrou (20) s'opère par sertissage des tenons (22,24) dans les mortaises (26,28) engendrant deux liaisons mécaniques à encastrement.
  5. Borne de raccordement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'assemblage de l'étrier (12) avec l'écrou (20) intervient par soudage électrique opéré sur au moins un bossage (54,56) situé au niveau de l'écrou (20) sur la face extérieure de chaque bras (14,16).
  6. Borne de raccordement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'étrier (12) est obtenu à partir d'une pièce de tôle (13) bi-épaisseur en matériau métallique conducteur, ayant deux mortaises (26,28) rectangulaires dans les bras (14,16), deux lumières (41,42) triangulaires aux extrémités (48,50) de l'âme (18), et une languette en forme de bavette (40) perpendiculaire aux deux bras (14,16).
  7. Procédé de fabrication d'une borne de raccordement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'étrier (12) est réalisé par étirage d'une bande métallique profilée dans une filière.
  8. Procédé de fabrication d'une borne de raccordement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la pièce de tôle (13) de l'étrier (12) est obtenue par une première opération de découpage d'une bande métallique d'épaisseur uniforme correspondant à l'épaisseur maximum de l'âme (18), suivie d'une deuxième opération d'écrasement au niveau des deux bras (14,16) à épaisseur minimum.
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