EP4540894A1 - Contact de puissance serré - Google Patents

Contact de puissance serré

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Publication number
EP4540894A1
EP4540894A1 EP23736182.9A EP23736182A EP4540894A1 EP 4540894 A1 EP4540894 A1 EP 4540894A1 EP 23736182 A EP23736182 A EP 23736182A EP 4540894 A1 EP4540894 A1 EP 4540894A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
central element
housing
ring
contact
volume
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23736182.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre Ravel
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.)
Safran Electrical and Power SAS
Original Assignee
Safran Electrical and Power SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Electrical and Power SAS filed Critical Safran Electrical and Power SAS
Publication of EP4540894A1 publication Critical patent/EP4540894A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • H01R4/50—Clamped connections, spring connections utilising a cam, wedge, cone or ball also combined with a screw
    • H01R4/5016—Clamped connections, spring connections utilising a cam, wedge, cone or ball also combined with a screw using a cone
    • 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
    • H01R13/10—Sockets for co-operation with pins or blades
    • H01R13/11—Resilient sockets
    • H01R13/111—Resilient sockets co-operating with pins having a circular transverse section
    • 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
    • H01R13/193—Means for increasing contact pressure at the end of engagement of coupling part, e.g. zero insertion force or no friction
    • 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
    • H01R13/62—Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H01R13/629—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances
    • H01R13/633—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances for disengagement only
    • H01R13/635—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances for disengagement only by mechanical pressure, e.g. spring force
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H01R4/50—Clamped connections, spring connections utilising a cam, wedge, cone or ball also combined with a screw
    • H01R4/52—Clamped connections, spring connections utilising a cam, wedge, cone or ball also combined with a screw which is spring loaded

Definitions

  • the present application concerns the field of electrical connectors equipped with a male contact intended to fit into a female contact. It aims at an improved connector and applies in particular to connectors designed to withstand high currents.
  • Preserving the quality of the electrical contact between the male and female parts of a connector is, due to losses and heating, all the more critical when a connector is intended to carry high currents.
  • the elastic structure is in this case in a conductive material of given stiffness.
  • Such an elastic structure is sensitive to high temperatures and has limited performance to the extent that a compromise must be found between its electrical properties on the one hand, and mechanical properties on the other.
  • Another type of connector in which an external spring structure is arranged around the female contact can also be considered.
  • the female part which surrounds the male part is then made slightly deformable and the external spring structure ensures the tightening of the female part on the male part of the electrical connector. Since the spring here has no electrical conduction function, it can be optimized in terms of mechanical characteristics. However, tightening tends to generate friction between the contact surfaces during insertion and consequently to damage the latter if it is too great.
  • the female contact being equipped with:
  • a central element internally defining an axial internal housing to accommodate a male contact, said axial internal housing extending along a longitudinal axis and comprising a so-called “mouth” zone through which the male contact is intended to penetrate, and a so-called “bottom” zone opposite which the male contact is intended to be located in a first so-called “tight” position of the connector,
  • a ring arranged around said central element and distinct from said central element, the ring being mounted movable relative to the central element and arranged so that an internal wall of the ring is able to slide against an external region of said element central, said internal wall of the ring delimiting an opening of constricted shape, in particular frustoconical or conical, complementary to a profile of said external region of the central element, said constricted shape having a cross section which gradually decreases that we move parallel to said longitudinal axis from the mouth zone towards the bottom zone.
  • constricted shape in particular frustoconical or conical
  • an elastic member is arranged between the ring and an external region of the central element.
  • the elastic member is typically in the form of at least one spring tending to push the central element.
  • the elastic member is typically connected to an end region of the ring.
  • the male contact is accommodated in the internal axial housing by crossing the mouth area before arriving at the bottom area.
  • the elastic member tends to push back the central element of the ring when the male contact is pushed towards the bottom zone of the axial internal housing of the female conductor.
  • the central element of the female contact can be provided with a plurality of fingers defining at least part of the axial internal housing at its mouth area, each finger having a free end, distinct from the respective free ends of the others fingers and another end opposite the end and attached to a base.
  • the external region of the central element comprises a bulge at an upper end of the central element, said elastic member being arranged between said bulge and an upper edge of the ring.
  • the latter can be equipped with a male contact comprising:
  • a conductive base opposite which an upper edge of the central element of the female contact is intended to be placed - a conductive rod intended to penetrate said internal axial housing, the conductive rod having a shape complementary to that of the internal axial housing, in particular the shape of a cylinder of revolution.
  • the electrical connector may further comprise a contact housing box.
  • the housing may be provided with a part with an internal space provided with a first volume in which the male contact is intended to be inserted and a second volume in which the female contact is intended to be accommodated.
  • the second volume typically has a cross section smaller than that of the first volume.
  • the ring is movable relative to said part of said housing and attached to this part via a second elastic member, in particular in the form of at least one other spring.
  • a second elastic member can be provided to compensate for play and expansion while maintaining pressure on the ring.
  • the second elastic member is attached to a second end region of the ring opposite said end region, and in which the second volume of said housing part is arranged between the first volume and a third volume narrowed relative to in the second volume, the housing comprising a stop zone around an interface zone between the second volume and the third volume, said stop zone being provided at the level of said constriction, said second elastic member being attached to said stop zone .
  • said housing part comprises, in the first internal volume, a tapping to accommodate a thread disposed laterally on the male contact.
  • the male contact is in a housing part provided with a protruding area having a thread and the female contact in another housing part having an external thread.
  • the base of the male contact can be surrounded by an envelope made of insulating material and which has the thread to allow the male contact to be screwed into said housing part.
  • the central element of the female contact can be movably mounted in said part of said housing.
  • an upper end of the central element of the female contact is located in the second volume and in a released position an upper end of the central element of the female contact extends into the first volume.
  • Figures IA and IB illustrate an example of a connector as implemented according to an embodiment of the present invention and in a first so-called “tight” position.
  • Figures 2A and 2B illustrate the connector in a second so-called “loose” position.
  • Figure 3 illustrates an example of implementation of the housing for the female contact of the connector.
  • Figure 4 illustrates an example embodiment of the female contact of the connector.
  • Figures 1A-1B (respectively giving a longitudinal sectional view and a cross-sectional view), we can see an example of a connector electrical implemented according to one embodiment of the present invention, and which is in a first position, called "tight", in which an electrical contact, in particular an optimal electrical contact, is ensured.
  • the connector can be dedicated to use in a voltage range, which is high in particular compared to the usual voltages 28VDC and 115VAC commonly used in aeronautics: 500 V and more.
  • the connector can be used in a particularly continuous voltage range, for example between 400 VDC and 2000 VDC and with a high current, in particular greater than 50 A, for example between 80 A and 1000 A.
  • the connector is provided with a male contact 30, of oblong shape, typically provided with a conductive rod 33 which can be in the shape of a cylinder of revolution.
  • the conductive rod 33 has a smooth coating and is made of a metallic conductive material, for example such as silver-plated copper.
  • the conductive rod 33 is inserted into an axial internal housing 121 of a female contact 10 made up of several parts (also shown alone in a schematic and simplified manner in Figure 4).
  • the axial housing 121 extends along a longitudinal axis A'A (axis which extends parallel to the axis x of an orthogonal reference [O;x;y;z] given in the figures).
  • A'A axis which extends parallel to the axis x of an orthogonal reference [O;x;y;z] given in the figures.
  • the conductive rod 33 of the male contact 30 extends from a base 31 wider than the rod 33.
  • a transverse surface 31A of the base 31 located around the rod 33 is intended to be placed, facing, and possibly abutting against, or in contact with, an upper end 122 of a central element 12 of the female contact 10.
  • the male contact rod 33 can have a significant length L (dimension measured parallel to the x axis of an orthogonal mark [O; x; y; z]), for example between 10 and 40 mm, in particular between 15 and 30mm.
  • the central element 12 of the female contact 10 internally defines the internal axial housing 121 for receiving the male contact 30.
  • This internal axial housing 121 has a shape complementary to that of the rod 33, with a cross section SI (dimension measured orthogonal to the longitudinal axis A'A and parallel to the plane [O;x;y]) preferably constant.
  • the axial internal housing 121a can thus have in particular the shape of a cylinder of revolution.
  • the internal wall of the central element 12 delimiting this internal axial housing 121a is provided with a coating provided preferably smooth and made of a material that is a good electrical conductor, in particular a metallic material such as, for example, silver-plated copper.
  • this central element 12 of the female contact 10 comprises a so-called “mouth” zone 121A through which the male contact 30 is intended to penetrate, and extends to a so-called “bottom” zone 121B delimiting the internal housing and located opposite the mouth zone 121A.
  • the male contact 30 is introduced into the axial housing 121 by crossing the mouth zone 121A before arriving at the bottom zone 121B.
  • the connector has a clearance between the male contact 30 and an internal wall of the central element 12 of the female contact 10.
  • This clearance for example of the order of several tenths of a millimeter, is such that the nesting of the two contacts 10, 30 can be carried out while limiting friction, in particular at the start of the nesting phase.
  • the central element 12 of the female contact 10 may include a cutout on a portion of its sides.
  • This cutout can be such that the portion of the central element 12 comprising the cutout is provided with a plurality of fingers 129.
  • Each finger 129 also called “branch” having a free end. The free end of each of the fingers is distinct from the respective free ends of the other fingers 129.
  • the fingers 129 can each have the shape of a portion of a cylinder of revolution.
  • the free end of the fingers 129 is located at the level of the “mouth” zone 121A, while another end, opposite the free end, is attached to a base 128 of the central element 12, this base 128 forming the bottom zone 121B of the axial internal housing.
  • the female contact 10 here has the particularity of being equipped with a part or an element separate from the central element 12 in the form of a ring 14 also called “sleeve" which is arranged around the central element 12 and movable relative to the central element 12.
  • the ring 14 can move in translation relative to this central element 12, in particular during a phase of insertion of the male contact 30 to result in the so-called “tight” position or during a phase of disinsertion of the male contact 30.
  • the ring 14 is provided with an internal wall 143 intended to slide against an external region 125 of the central element 12.
  • This internal wall 143 of the ring 14 delimits an opening of tight shape which is complementary to that of a profile of the external region 125 of the central element 12.
  • the internal opening of the ring 14 has a cross section S2 (dimension measured orthogonal to the longitudinal axis A'A and parallel to the plane [O;x;y] of an orthogonal reference mark [O;x;y;z] ) which decreases as one moves parallel to the longitudinal axis A'A from the mouth zone 121A towards the bottom zone 121B.
  • This narrowed shape is advantageously frustoconical or conical.
  • the external region 125 of the central element 12 has a complementary cone or frustoconical shape. Such a shape makes it possible to limit friction at the start of the interlocking of the contacts or during a disconnection phase when the male contact is preparing to leave the female contact.
  • the ring 14 is here connected to the central element 12 by means of an elastic member 25 which can be in the form of at least one spring.
  • the elastic organ can be in particular arranged between an end edge 142 of the ring 14 and an external region of the central element 12.
  • the elastic member 25 can be a spring formed for example from type 316 stainless steel.
  • the elastic member 25 is configured to push the central element 12 of the ring 14.
  • the conical zones of the external region 125 and the internal wall 143, respectively of the element central 12 on the outside, and ring 14 on the inside are not pressed against each other. It follows that there is no radial force induced on the surface 121 of the element 12 and therefore no tightening on the part 33 of the male contact.
  • the member 25 is tightened, there follows a progressive tightening force of the central element 12 on the male contact 30.
  • the elastic member 25 facilitates the operation of loosening the contact during which it is possibly desired to remove the male contact 30 from the female contact 10.
  • the elastic member 25 ensures that the ring is disengages from the external region of the central element by releasing the pressure on the latter even before the female contact 10 begins to slide on the male contact 30.
  • the elastic member 25 typically in the form of a spring is provided with sufficient elongation to cover the travel of the ring 14, and a sufficiently high stiffness which makes it possible to release the ring 14 from the central element 12 of the female contact 10 whatever regardless of the previous tightening condition.
  • the elastic member 25 is attached to a bulge 127, arranged on the external side walls of the central element 12 in particular at the level of its fingers 129.
  • the elastic member 25 can be connected to the ring 14 via a so-called “upper” edge 142 of the latter.
  • the elastic member 25 thus has a limited size.
  • the connector is also typically provided with at least one housing 60 for receiving the contacts.
  • This housing 60 can be formed of two distinct and separable main parts, a part 40 secured to the female contact 10 and a part 50 secured to the male contact 30.
  • the part 40 of housing 60 can be provided for example, at least at the level of the internal surface in insulating material such as a high performance plastic for example polyetheretherketone, designated by the acronym PEEK, a KINEL® plastic, or such as a ceramic material.
  • insulating material such as a high performance plastic for example polyetheretherketone, designated by the acronym PEEK, a KINEL® plastic, or such as a ceramic material.
  • the male contact 30 is typically surrounded by a part 50 of the housing 60, forming an insulating envelope, at least at the level of the internal surface near the contact 30, for example made of insulating material such as a high performance plastic material for example.
  • insulating material such as a high performance plastic material for example.
  • PEEK polyetheretherketone
  • KINEL® plastic or such as a ceramic material, provided around its base 31.
  • an internal space of the housing 40 comprises a first volume 410 in which the envelope of the male contact 30 is intended to be inserted.
  • the first volume 410 of the housing 40 matches the shape of the assembly formed by the base 31 and the insulating envelope 50.
  • a second volume 420 of section S42 different from that S41 of the first volume 410 (S42 and S41 being dimensions measured parallel to the plane [O;x;y] of the mark [O;x ;y ;z]) and here lower than that of the first volume 410, makes it possible to accommodate the female contact 10.
  • a part of the central element 12, comprising the internal housing for receiving the male contact is particularly willing.
  • a third volume 430 narrowed relative to the second volume 420 and arranged following the second volume 420 is provided to house the base 128 of the central element 12 of the female contact 10.
  • the housing part 40 here comprises a stop zone 461 around an interface zone 460 between the second volume 420 and the third volume 430.
  • the stop zone 461 can be provided to stop the travel of the ring 14, in particularly when the latter is subjected to a thrust from the elastic member 25 itself put into compression by means of the central element 12 when the male contact 30 exerts a force on the latter.
  • a drop at the level of the internal wall of part 40 of the housing can form another stop 451 intended for its part to stop the male contact 30 when tightening the latter.
  • the connector can be provided with a second elastic member 27.
  • the second elastic member Tl typically in the form of at least one spring is arranged between the ring 14 and the housing part 40.
  • This second elastic member Tl serves to compensate for differential play and expansion, in order to maintain pressure on the ring 14 on the central element 12 of the female contact 10.
  • This spring is typically provided with low elongation and high stiffness.
  • the second elastic member Tl can be formed from type 316 stainless spring steel.
  • the second elastic member Tl is attached to the abutment zone 461 of part 40 of the housing.
  • the second elastic member Tl can also be attached to a second end region 144 of the ring 14 opposite that to which the elastic member 25 is attached.
  • the housing part 40 has on its internal walls and in the first internal volume 410 a tapping 481 to accommodate a thread 51 made on a peripheral part of the male contact 30, in particular on the envelope 50 arranged around the base 31.
  • the female contact 10 moves axially relative to the part 40 of the connector housing.
  • the central element 12 is pushed back by the elastic member 25 towards the first volume 410 of the part 40 of the housing 60.
  • the upper end 122 of the central element 12 can thus protrude into the first volume 410 of the part 40 of the housing while this upper end 122 is maintained in the second volume 420 of the part 40 of the housing when the connector is in the tightened position.
  • An arrangement as described above can also be applied with an inversion of the tappings and threads between the parts 40 and 50 of the housing 60, the part 50 then coming above the part 40.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Connecteur électrique comprenant : - un contact femelle (10), avec un élément central (12) ayant un logement interne axial (121), et une bague (14) agencée autour dudit élément central (12), la bague (14) étant montée mobile par rapport à l'élément central (12) avec une paroi interne (143) de la bague (14) délimitant une ouverture de forme resserrée typiquement conique complémentaire d'un profil d'une région externe (125) de l'élément central, qui peut glisser sur cette région externe, ladite bague (14) étant reliée à l'élément central (12) par l'intermédiaire d'un organe élastique (25) agencé entre la bague (14) et l'élément central (12) et tendant à repousser l'élément central de la bague.

Description

CONTACT DE PUISSANCE AMELIORE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente demande concerne le domaine des connecteurs électriques doté d'un contact mâle destiné à s'emboîter dans un contact femelle. Elle vise un connecteur amélioré et s'applique notamment aux connecteurs prévus pour supporter de forts courants.
ART ANTERIEUR
La préservation de la qualité du contact électrique entre les parties mâle et femelle d'un connecteur est, du fait des pertes et de réchauffement, d'autant plus critique lorsqu'un connecteur est destiné à acheminer des forts courants.
Les documents US10312612B2 et CN20466854A1 présentent différentes structures de connecteur électrique.
Afin d'améliorer le contact électrique, il est connu de prévoir une structure élastique à l'intérieur d'un logement interne d'accueil d'un contact femelle et qui se déforme lorsque le contact mâle est introduit. Une telle structure permet d'assurer une pression de contact améliorée sur le contact mâle.
La structure élastique est dans ce cas dans un matériau conducteur de raideur donnée. Une telle structure élastique est sensible aux températures élevées et a des performances limitées dans la mesure où l'on doit trouver un compromis entre ses propriétés électriques d'une part, et mécaniques d'autre part.
Un autre type de connecteur dans lequel une structure de ressort externe est agencée autour du contact femelle peut être également envisagée.
La partie femelle qui entoure la partie mâle est alors rendue légèrement déformable et la structure de ressort externe assure le serrage de la partie femelle sur la partie mâle du connecteur électrique. Le ressort n'ayant pas ici de fonction de conduction électrique, il peut être optimisé en termes de caractéristiques mécaniques. Toutefois, un serrage a tendance à générer des frottements entre les surfaces de contact lors de l'insertion et par conséquent à abimer ces dernières s'il est trop important.
D'une manière générale on cherche à établir un compromis entre une pression de contact suffisamment élevée pour réaliser une bonne conduction électrique entre les contacts et suffisamment faible pour que lorsque l'on réalise l'insertion du contact mâle afin d'établir une connexion ou la désinsertion du contact mâle lors d'une déconnexion, on ne vienne pas trop dégrader les surfaces de contact.
Il se pose le problème de trouver une nouvelle structure de connecteur électrique améliorée vis-à-vis d'inconvénient(s) énoncé(s) ci-dessus.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
Un mode de réalisation de la présente invention concerne un connecteur électrique comprenant :
- un contact femelle, le contact femelle étant doté :
- d'un élément central, définissant intérieurement un logement interne axial pour accueillir un contact mâle, ledit logement interne axial s'étendant selon un axe longitudinal et comportant une zone dite « d'embouchure » par laquelle le contact mâle est destiné à pénétrer, et une zone dite « de fond » en regard de laquelle le contact mâle est destiné à être situé en une première position dite « serrée » du connecteur,
- d'une bague agencée autour dudit élément central et distincte dudit élément central, la bague étant montée mobile par rapport à l'élément central et agencée de sorte qu'une paroi interne de la bague est apte à glisser contre une région externe dudit élément central, ladite paroi interne de la bague délimitant une ouverture de forme resserrée, en particulier tronconique ou conique, complémentaire d'un profil de ladite région externe de l'élément central, ladite forme resserrée ayant une section transversale qui diminue au fur et à mesure que l'on se déplace parallèlement audit axe longitudinal de la zone d'embouchure vers la zone de fond. Une telle forme complémentaire permet d'éviter les frottements au niveau des surfaces de contact électriques mâle/femelle lors de la mise en connexion au moment de l'introduction du contact mâle et lors de la déconnexion pendant la désinsertion.
Pour favoriser l'insertion et la désinsertion du contact mâle, un organe élastique est agencé entre la bague et une région externe de l'élément central. L'organe élastique est typiquement sous forme d'au moins un ressort tendant à pousser l'élément central.
L'organe élastique est typiquement relié à une région d'extrémité de la bague.
Le contact mâle est accueilli dans le logement interne axial en traversant la zone d'embouchure avant d'aboutir à la zone de fond.
L'organe élastique tend à repousser l'élément central de la bague lorsque le contact mâle est poussé vers la zone de fond du logement interne axial du conducteur femelle.
Avantageusement, l'élément central du contact femelle peut être doté d'une pluralité de doigts définissant au moins une partie du logement interne axial au niveau de sa zone d'embouchure, chaque doigt ayant une extrémité libre, distincte des extrémités libres respectives des autres doigts et une autre extrémité opposée à l'extrémité et rattachée à un socle.
Cela permet d'améliorer la souplesse radiale de l'élément central du contact femelle.
Selon une possibilité de mise en œuvre, la région externe de l'élément central comporte un renflement au niveau d'une extrémité supérieure de l'élément central, ledit organe élastique étant agencé entre ledit renflement et un bord supérieur de la bague. Un tel agencement permet d'avoir un encombrement réduit.
Selon une possibilité de réalisation du connecteur, ce dernier peut être doté d'un contact mâle comportant :
- une embase conductrice en regard de laquelle un bord supérieur de l'élément central du contact femelle est destiné à être disposé, - une tige conductrice destinée à pénétrer dans ledit logement interne axial, la tige conductrice ayant une forme complémentaire de celle du logement interne axial en particulier une forme de cylindre de révolution.
Typiquement, le connecteur électrique peut comprendre en outre un boîtier d'accueil des contacts. Le boîtier peut être pourvu d'une partie avec un espace interne doté d'un premier volume dans lequel le contact mâle est destiné à être inséré et d'un deuxième volume dans lequel le contact femelle est destiné à être logé.
Le deuxième volume a typiquement une section transversale inférieure à celle du premier volume.
Avantageusement, la bague est mobile par rapport à ladite partie dudit boîtier et rattachée à cette partie par l'intermédiaire d'un deuxième organe élastique, en particulier sous forme d'au moins un autre ressort. Un tel deuxième organe élastique peut être prévu pour permettre de compenser des jeux et dilatations tout en maintenant une pression sur la bague.
Avantageusement, le deuxième organe élastique est rattaché à une deuxième région d'extrémité de la bague opposée à ladite région d'extrémité, et dans lequel le deuxième volume de ladite partie de boîtier est agencé entre le premier volume et un troisième volume rétréci par rapport au deuxième volume, le boîtier comportant une zone de butée autour d'une zone d'interface entre le deuxième volume et le troisième volume, ladite zone de butée étant prévue au niveau dudit rétrécissement, ledit deuxième organe élastique étant rattaché à ladite zone de butée.
Selon une possibilité de mise en œuvre du boîtier, ladite partie de boîtier comporte dans le premier volume interne, un taraudage pour accueillir un filetage disposé latéralement sur le contact mâle.
En variante, le contact mâle est dans une partie de boîtier munie d'une zone dépassant ayant un taraudage et le contact femelle dans une autre partie de boîtier ayant un filetage externe.
L'embase du contact mâle peut être entourée d'une enveloppe en matériau isolant et qui présente le filetage pour permettre de visser le contact mâle dans ladite partie de boîtier. L'élément central du contact femelle peut être monté mobile dans ladite partie dudit boîtier.
Selon une possibilité de réalisation du connecteur électrique dans sa position serrée une extrémité supérieure de l'élément central du contact femelle est située dans le deuxième volume et dans une position relâchée une extrémité supérieure de l'élément central du contact femelle s'étend dans le premier volume.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
Les figures IA et IB illustrent un exemple de connecteur tel que mis en œuvre suivant un mode de réalisation de la présente invention et dans une première position dite « serrée ».
Les figures 2A et 2B illustrent le connecteur dans une deuxième position dite « desserrée ».
La figure 3 illustre un exemple de mise en œuvre du boîtier d'accueil du contact femelle du connecteur.
La figure 4 illustre un exemple de réalisation du contact femelle du connecteur.
En outre, dans la description ci-après, des termes qui dépendent de l'orientation d'une structure, tels que « latérale », « longitudinal », « transversal » etc. s'appliquent en considérant que la structure est orientée de la façon illustrée sur les figures.
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.
DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION
Sur les figures 1A-1B (donnant respectivement une vue en coupe longitudinale et une vue en coupe transversale), on peut voir un exemple de connecteur électrique mis en œuvre suivant un mode de réalisation de la présente invention, et qui se trouve dans une première position, dite « serrée », dans laquelle un contact électrique, en particulier un contact électrique optimal, est assuré.
Le connecteur peut être dédié à une utilisation dans une gamme de tension, qui est élevée en particulier par rapport à des tensions usuelles 28VDC et 115VAC couramment utilisées dans l'aéronautique : 500 V et plus.
Le connecteur peut être utilisé dans une gamme de tension en particulier continue, par exemple entre 400 VDC et 2000 VDC et avec un fort courant, en particulier supérieur à 50 A, par exemple entre 80 A et 1000 A.
Le connecteur est pourvu d'un contact mâle 30, de forme oblongue, typiquement muni d'une tige conductrice 33 qui peut être de la forme d'un cylindre de révolution. La tige conductrice 33 a un revêtement lisse et est prévue en un matériau conducteur métallique par exemple tel que du cuivre argenté.
Pour assurer un contact électrique, la tige conductrice 33 est insérée dans un logement interne axial 121 d'un contact femelle 10 constitué de plusieurs pièces (représenté également seul de manière schématique et simplifiée sur la figure 4). Le logement axial 121 s'étend le long d'un axe longitudinal A'A (axe qui s'étend parallèlement à l'axe x d'un repère orthogonal [O ;x ;y ;z] donné sur les figures). Dans la position serrée, le contact mâle 30 se trouve au plus près d'un contact femelle 10.
Dans cet exemple de réalisation, la tige conductrice 33 du contact mâle 30 s'étend depuis une embase 31 plus large que la tige 33. Une surface 31A transversale de l'embase 31 située autour de la tige 33 est destinée à venir être placée, en regard, et éventuellement, en butée contre, ou en contact avec, une extrémité supérieure 122 d'un élément central 12 du contact femelle 10.
La tige 33 de contact mâle peut avoir une longueur L (dimension mesurée parallèlement à l'axe x d'un repère orthogonal [O ; x ; y ; z]) importante, par exemple prévue entre 10 et 40 mm, en particulier entre 15 et 30 mm.
L'élément central 12 du contact femelle 10 définit intérieurement le logement interne axial 121 d'accueil du contact mâle 30. Ce logement interne axial 121 a une forme complémentaire de celle de la tige 33, avec une section transversale SI (dimension mesurée orthogonalement à l'axe longitudinal A'A et parallèlement au plan [O ;x ;y]) de préférence constante. Le logement interne axial 121a peut ainsi avoir en particulier une forme de cylindre de révolution. La paroi interne de l'élément central 12 délimitant ce logement interne axial 121a est dotée d'un revêtement prévu de préférence lisse et en un matériau bon conducteur électrique, en particulier un matériau métallique tel que par exemple du cuivre argenté.
Comme on peut le voir sur la vue simplifiée de la figure 4 (sur laquelle le contact femelle 10 est représenté seul), cet élément central 12 du contact femelle 10 comporte une zone 121A dite « d'embouchure » par laquelle le contact mâle 30 est destiné à pénétrer, et s'étend jusqu'à une zone 121B dite « de fond » délimitant le logement interne et située à l'opposé de la zone d'embouchure 121A. Pour adopter la position illustrée sur les figures 1A-1B, le contact mâle 30 est introduit dans le logement axial 121 en traversant la zone d'embouchure 121A avant d'aboutir à la zone de fond 121B.
Hors position serrée, le connecteur présente un jeu entre le contact mâle 30 et une paroi interne de l'élément central 12 du contact femelle 10. Ce jeu, par exemple de l'ordre de plusieurs dixièmes de millimètre, est tel, que l'emboîtement des deux contacts 10, 30 peut être réalisé tout en limitant les frottements, en particulier au début de la phase d'emboitement.
De manière avantageuse, l'élément central 12 du contact femelle 10 peut comporter une découpe sur une portion de ses pans. Cette découpe peut être telle que la portion de l'élément central 12 comportant la découpe est dotée de pluralité de doigts 129. Chaque doigt 129 encore appelé « branche » ayant une extrémité libre. L'extrémité libre de chacun des doigts est distincte des extrémités libres respectives des autres doigts 129. Un tel agencement permet de conférer une souplesse radiale à la partie 12 du contact femelle 10 du connecteur.
Les doigts 129 peuvent avoir chacun une forme de portion de cylindre de révolution. L'extrémité libre des doigts 129 est située au niveau de la zone « d'embouchure » 121A, tandis qu'une autre extrémité, opposée à l'extrémité libre est rattachée à un socle 128 de l'élément central 12, ce socle 128 formant la zone de fond 121B du logement interne axial. Le contact femelle 10 a ici notamment pour particularité d'être doté d'une pièce ou d'un élément disti nct(e) de l'élément central 12 sous forme d'une bague 14 encore appelée « manchon » qui est agencée autour de l'élément central 12 et mobile par rapport à l'élément central 12. La bague 14 peut se déplacer en translation par rapport à cet élément central 12, en particulier lors d'une phase d'insertion du contact mâle 30 pour aboutir à la position dite « serrée » ou lors d'une phase de désinsertion du contact mâle 30.
La bague 14 est pourvue d'une paroi 143 interne destinée à glisser contre une région 125 externe de l'élément central 12. Cette paroi interne 143 de la bague 14 délimite une ouverture de forme resserrée qui est complémentaire de celle d'un profil de la région externe 125 de l'élément central 12.
L'ouverture interne de la bague 14 a une section transversale S2 (dimension mesurée orthogonalement à l'axe longitudinal A'A et parallèlement au plan [O ;x ;y] d'un repère orthogonal [O ;x ;y ;z]) qui diminue au fur et à mesure que l'on se déplace parallèlement à l'axe longitudinal A'A de la zone d'embouchure 121A vers la zone de fond 121B. Cette forme resserrée est avantageusement tronconique ou conique. Dans ce cas, la région externe 125 de l'élément central 12 a une forme de cône ou tronconique complémentaire. Une telle forme permet de limiter les frottements au départ de l'emboitement des contacts ou lors d'une phase de déconnexion lorsque le contact mâle s'apprête à quitter le contact femelle.
Lors de la mise en place des contacts pour aboutir à la position serrée, la bague 14, glisse sur l'élément central 12 du contact femelle 10 ayant lui-même une forme externe complémentaire au cône de la bague 14. L'effort de serrage sur le contact mâle 30 augmente donc au cours du déplacement du contact 12 dans la bague 14. L'angle du cône est choisi afin que le déplacement axial de quelques millimètres lors de l'insertion et serrage du connecteur induise un serrage radial fort avec une déformation de plusieurs dixièmes de millimètre compensant le jeu initial. Les deux surfaces coniques en contact sont prévues de préférence dures et lisses.
La bague 14 est ici reliée à l'élément central 12 au moyen d'un organe élastique 25 qui peut être sous forme d'au moins un ressort. L'organe élastique peut être en particulier agencé entre un bord d'extrémité 142 de la bague 14 et une région externe de l'élément central 12. L'organe élastique 25 peut être un ressort formé par exemple en acier inoxydable type 316.
L'organe élastique 25 est configuré pour repousser l'élément central 12 de la bague 14. Ainsi, lorsque l'organe élastique 25 est détendu, les zones coniques de la région externe 125 et de la paroi interne 143, respectivement de l'élément central 12 à l'extérieur, et de la bague 14 à l'intérieur, ne sont pas pressées l'une contre l'autre. Il s'en suit qu'il n'y a pas d'effort radial induit sur la surface 121 de l'élément 12 et donc de serrage sur la partie 33 du contact mâle. Lorsque l'organe 25 est resserré, il s'en suit un effort de serrage progressif de l'élément central 12 sur le contact mâle 30.
L'organe élastique 25 facilite l'opération de desserrage du contact lors de laquelle on souhaite éventuellement retirer le contact mâle 30 du contact femelle 10. Lorsqu'on souhaite séparer les contacts 10 et 30, l'organe élastique 25 assure que la bague se désengage de la région externe de l'élément centrale en relâchant la pression sur ce dernier avant même que le contact femelle 10 ne se mette à glisser sur le contact mâle 30.
L'organe élastique 25 typiquement sous forme d'un ressort est prévu avec un allongement suffisant pour couvrir la course de la bague 14, et une raideur suffisamment élevée qui permette de libérer la bague 14 de l'élément central 12 du contact femelle 10 quelle que soit la condition de serrage précédente.
Dans l'exemple de réalisation particulier illustré, l'organe élastique 25 est rattaché à un renflement 127, disposé sur des parois latérales externes de l'élément central 12 en particulier au niveau de ses doigts 129. L'organe élastique 25 peut être relié à la bague 14 par l'intermédiaire d'un bord 142 dit « supérieur » de cette dernière. L'organe élastique 25 a ainsi un encombrement limité.
Le connecteur est également typiquement doté d'au moins un boîtier 60 d'accueil des contacts. Ce boîtier 60 peut être formé de deux parties principales distinctes et séparables, une partie 40 solidaire du contact femelle 10 et une partie 50 solidaire du contact mâle 30.
La partie 40 de boîtier 60 peut être prévue par exemple, au moins au niveau de la surface interne en matériau isolant tel qu'un plastique à haute performance par exemple du polyétheréthercétone, désigné par le sigle PEEK, un plastique KINEL®, ou tel qu'un matériau céramique.
Le contact mâle 30 est typiquement entouré d'une partie 50 du boîtier 60, formant une enveloppe isolante, au moins au niveau de la surface interne en proximité du contact 30, par exemple en matériau isolant tel qu'un matériau plastique à haute performance par exemple du polyétheréthercétone, désigné par le sigle PEEK, un plastique KINEL®, ou tel qu'un matériau céramique, prévue autour de son embase 31.
Dans cet exemple de réalisation, et comme illustré sur la vue partielle de la figure 3 (où seule la partie 40 du boîtier 60 est représentée), un espace interne du boîtier 40 comporte un premier volume 410 dans lequel l'enveloppe du contact mâle 30 est destinée à être insérée. Dans ce cas, le premier volume 410 du boîtier 40 épouse la forme de l'ensemble formé par l'embase 31 et l'enveloppe isolante 50.
Dans l'espace interne de la partie 40 de boîtier un deuxième volume 420 de section S42 différente de celle S41 du premier volume 410 (S42 et S41 étant des dimensions mesurées parallèlement au plan [O ;x ;y] du repère [O ;x ;y ;z]) et ici inférieure à celle du premier volume 410, permet de loger le contact femelle 10. Dans ce deuxième volume 420, une partie de l'élément central 12, comportant le logement interne d'accueil du contact male est en particulier disposée.
Dans l'espace interne de la partie 40 de boîtier, un troisième volume 430 rétréci par rapport au deuxième volume 420 et agencé à la suite du deuxième volume 420 est prévu pour loger le socle 128 de l'élément central 12 du contact femelle 10.
La partie 40 de boîtier comporte ici une zone de butée 461 autour d'une zone d'interface 460 entre le deuxième volume 420 et le troisième volume 430. La zone de butée 461 peut être prévue pour stopper la course de la bague 14, en particulier lorsque celle-ci est soumise à une poussée de l'organe élastique 25 lui-même mis en compression par le biais de l'élément central 12 lorsque le contact mâle 30 exerce un effort sur ce dernier.
Au niveau du changement de section entre le premier volume 410 et le deuxième volume 420, un décroché au niveau de la paroi interne de la partie 40 du boîtier peut former une autre butée 451 destinée quant à elle à stopper le contact male 30 lors du serrage de ce dernier.
De manière avantageuse, le connecteur peut être pourvu d'un deuxième organe élastique 27. Le deuxième organe élastique Tl typiquement sous forme d'un moins un ressort est agencé entre la bague 14 et la partie 40 de boîtier. Ce deuxième organe élastique Tl sert à compenser les jeux et dilatations différentielles, afin de maintenir en pression la bague 14 sur l'élément central 12 du contact femelle 10. Ce ressort est typiquement prévu avec un faible allongement et une forte raideur. Par exemple, le deuxième organe élastique Tl peut être formé en acier ressort inoxydable type 316.
Selon un agencement possible, le deuxième organe élastique Tl est rattaché à la zone de butée 461 de la partie 40 du boîtier. Le deuxième organe élastique Tl peut être également rattaché à une deuxième région d'extrémité 144 de la bague 14 opposée à celle à laquelle l'organe élastique 25 est rattaché.
Le serrage du connecteur peut être réalisé par vissage. Ainsi, dans l'exemple de réalisation illustré, la partie 40 de boîtier comporte sur ses parois internes et dans le premier volume interne 410 un taraudage 481 pour accueillir un filetage 51 réalisé sur une partie périphérique du contact mâle 30, en particulier sur l'enveloppe 50 agencée autour de l'embase 31.
C'est l'effort fournit par un opérateur ou un outil, pour verrouiller le connecteur, qui réalise le rapprochement et le serrage entre les parties 50 et 40 du boîtier. Et ce n'est qu'une fois que les deux contacts sont bien engagés et en butée l'un dans l'autre, et pas avant, que la bague 14 glisse sur l'élément 12 en écrasant l'organe élastique 25 et en resserrant l'élément 12, ce qui fait que le contact femelle exerce une pression sur le contact mâle.
Entre la position serrée et une position relâchée illustrées sur les figures 2A-2B, le contact femelle 10 se déplace axialement relativement à la partie 40 du boîtier de connecteur. Lorsqu'on déverrouille ou l'on dévisse le contact mâle 30 ou la partie 50 du boîtier, l'élément 12 central est repoussé par l'organe élastique 25 vers le premier volume 410 de la partie 40 du boîtier 60. En position relâchée, l'extrémité supérieure 122 de l'élément central 12 peut ainsi dépasser dans le premier volume 410 de la partie 40 du boîtier tandis que cette extrémité supérieure 122 est maintenue dans le deuxième volume 420 de la partie 40 du boîtier lorsque le connecteur se trouve dans la position serrée. Un agencement tel que décrit précédemment peut aussi bien s'appliquer sur un contact mono-polaire que sur un contact avec plusieurs pôles, chaque pôle étant formé d'une association d'un contact mâle et d'un contact femelle.
Un agencement tel que décrit précédemment peut aussi bien s'appliquer avec une inversion des taraudages et filetage entre les parties 40 et 50 du boîtier 60, la partie 50 venant alors au-dessus de la partie 40.

Claims

REVENDICATIONS
1. Connecteur électrique comprenant :
- un contact femelle (10), le contact femelle étant doté :
- d'un élément central (12), définissant intérieurement un logement interne axial (121) pour accueillir un contact mâle (30), ledit logement interne axial s'étendant selon un axe longitudinal (A' A) et comportant une zone (121A) dite d'embouchure par laquelle le contact mâle est destiné à pénétrer, et une zone (121B) dite de fond en regard de laquelle le contact mâle est destiné à être situé en une première position dite serrée du connecteur, le contact femelle (10) étant doté en outre,
- d'une bague (14) agencée autour dudit élément central (102) et distincte dudit élément central, la bague (14) étant montée mobile par rapport à l'élément central (12) et agencée de sorte qu'une paroi (143) interne de la bague est apte à glisser contre une région (125) externe dudit élément central, ladite paroi interne (143) de la bague (14) délimitant une ouverture de forme resserrée, en particulier tronconique ou conique, complémentaire d'un profil de ladite région externe (125) de l'élément central, ladite forme resserrée ayant une section transversale qui diminue au fur et à mesure que l'on se déplace parallèlement audit axe longitudinal de la zone d'embouchure vers la zone de fond, ladite bague (14) étant reliée à l'élément central (12) par l'intermédiaire d'un organe élastique (25) agencé entre une région d'extrémité (142) de la bague et une région externe (125) de l'élément central (12).
2. Connecteur électrique selon la revendication 1, dans lequel l'élément central (12) du contact femelle (10) est doté d'une pluralité de doigts (129) définissant au moins une partie du logement interne axial (121) au niveau de sa zone d'embouchure (121A), chaque doigt (129) ayant une extrémité libre (129A), distincte des extrémités libres respectives des autres doigts et une autre extrémité opposée à l'extrémité et rattachée à un socle (128).
3. Connecteur électrique selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la région externe (125) de l'élément central (12) comporte un renflement (127) au niveau d'une extrémité supérieure (122) de l'élément central (12), ledit organe élastique (25) étant agencé entre ledit renflement (127) et un bord supérieur (142) de la bague (14).
4. Connecteur électrique selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant en outre un contact mâle et dans lequel le contact mâle (30) comporte :
- une embase (31) conductrice en regard de laquelle un bord supérieur (122) de l'élément central (12) du contact femelle (10) est destiné à être disposé,
- une tige conductrice (33) destinée à pénétrer dans ledit logement interne axial (121), la tige conductrice (33) ayant une forme complémentaire de celle du logement interne axial en particulier une forme de cylindre de révolution.
5. Connecteur électrique selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre un boîtier (60), le boîtier étant doté d'une partie (40) ayant un espace interne doté d'un premier volume (410) dans lequel le contact mâle (30) est destiné à être inséré et d'un deuxième volume (420) dans lequel le contact femelle (10) est destiné à être logé et formant une enveloppe autour de ladite bague.
6. Connecteur électrique selon la revendication 5, dans lequel la bague (14) est mobile par rapport à ladite partie (40) de boîtier (60) et rattachée à cette partie (40) de boîtier par l'intermédiaire d'un deuxième organe élastique (27).
7. Connecteur électrique selon la revendication 6, dans lequel le deuxième organe élastique (27) est rattaché à une deuxième région d'extrémité (144) de la bague (14) opposée à ladite région d'extrémité (142), et dans lequel le deuxième volume (420) de la partie (40) de boîtier est agencé entre le premier volume (410) et un troisième volume (430) rétréci par rapport au deuxième volume (420), ladite partie (40) de boîtier comportant une zone de butée (461) autour d'une zone d'interface entre le deuxième volume (420) et le troisième volume (430), ladite zone de butée (461) étant prévue au niveau dudit rétrécissement, ledit deuxième organe élastique (27) étant rattaché à ladite zone de butée (461).
8. Connecteur électrique selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel ladite partie (40) de boîtier comporte dans le premier volume interne (410), un taraudage (481) pour accueillir un filetage (51) agencé latéralement sur le contact mâle (30) ou dans lequel le contact mâle est dans une partie de boîtier munie d'une zone dépassant ayant un taraudage et le contact femelle dans une autre partie de boîtier ayant un filetage externe.
9. Connecteur électrique selon la revendication 8, dans lequel l'embase (31) du contact mâle est entourée d'une deuxième partie (50) de boîtier (60) en matériau isolant et présente ledit filetage (51).
10. Connecteur électrique selon l'une des revendications 4 à 8, dans lequel l'élément central (12) du contact femelle est monté mobile dans ladite partie (40) de boîtier.
11. Connecteur électrique selon la revendication 10 dans lequel dans la position serrée une extrémité supérieure (122) de l'élément central (12) du contact femelle (10) est située dans le deuxième volume (420), et dans lequel dans une position relâchée une extrémité supérieure (122) de l'élément central (12) du contact femelle (10) s'étend dans le premier volume (410).
12. Connecteur électrique selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel le contact mâle est accueilli dans le logement interne axial (121) en traversant la zone d'embouchure (121A) avant d'aboutir à la zone de fond (121B), l'organe élastique (25) tendant à repousser l'élément central de la bague lorsque le contact male (30) est poussé vers la zone de fond (12 IB) du logement interne axial du conducteur femelle.
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