FR3013156A1

FR3013156A1 - Connecteur electrique a reprise de blindage

Info

Publication number: FR3013156A1
Application number: FR1361007A
Authority: FR
Inventors: Jean Fabre; Gilles Schmitt
Original assignee: Delphi International Operations Luxembourg SARL
Current assignee: Delphi International Operations Luxembourg SARL
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2015-05-15
Anticipated expiration: 2033-11-12
Also published as: WO2015071172A1; FR3013156B1

Abstract

L'invention concerne un connecteur électrique (100) à reprise de blindage. Le connecteur (100) comporte un boîtier porte-contacts (120) interne, un boitier support externe (110) et une collerette de blindage (150). La collerette de blindage (150) a une paroi cylindrique (152), continue et fermée, sur chacune des faces de laquelle deux joints d'étanchéité (130, 140) sont chacun respectivement appliqués. La collerette de blindage (150) se prolonge d'une part, par un rebord (155) s'étendant dans un plan essentiellement perpendiculaire à la paroi cylindrique (152), et d'autre part, par une bordure (159) insérée entre le boîtier porte-contacts (120) et le boitier support (110) et comportant des pattes élastiques (162) pour établir un contact électrique sur le blindage (230) d'un contre-connecteur (200).

Description

Connecteur électrique à reprise de blindage L'invention concerne le domaine des connecteurs électriques, par exemple des connecteurs électriques de puissance et, notamment, des connecteurs électriques de puissance pour véhicules automobiles électriques ou hybrides. Les connecteurs électriques de puissance sont utilisés dans les véhicules automobiles électriques ou hybrides par exemple pour interconnecter un ensemble de batteries à un moteur électrique, à un convertisseur de puissance, etc. Dans les véhicules hybrides et électriques, les courants électriques transmis par les câbles et les connecteurs des circuits électriques de puissance sont relativement élevés et peuvent atteindre 600 Ampères, voire plus de 1000 Ampères en pics de courant. La puissance électrique acheminée à travers des câbles électriques et des connecteurs est donc susceptible de générer des perturbations électromagnétiques. Aussi est-il important de pouvoir limiter au maximum ces perturbations électromagnétiques. À cette fin, on utilise un blindage au niveau des câbles, ainsi qu'au niveau des connecteurs. Par ailleurs, dans certains environnements et notamment hors de l'habitacle des véhicules, une étanchéité à l'eau des connecteurs sur leur support est requise. Un but de l'invention est de fournir un connecteur muni d'un blindage simple et économique à fabriquer et à monter dans ce connecteur et compatible avec la réalisation d'une fonction d'étanchéité entre ce connecteur et le support sur lequel il est monté. Ce but est au moins en partie atteint grâce à un connecteur électrique à reprise de blindage, comportant un boîtier porte-contacts interne électriquement isolant, un boitier support externe, également électriquement isolant, et une collerette de blindage électriquement conductrice. Cette collerette de blindage peut notamment être au moins partiellement insérée entre un boîtier porte-contacts et le boitier support. Le boîtier porte- contacts et le boîtier support sont par exemple constitués d'une matière plastique moulée. Le boîtier porte-contacts est assemblé dans le boîtier support. Le boîtier porte-contacts comporte au moins une cavité pour recevoir un ou plusieurs contacts électriques, chacun respectivement attaché à l'extrémité d'un câble électriquement conducteur ou d'un bus bar dans un équipement. Le boîtier support permet quant à lui de fixer l'ensemble du connecteur sur une plaque de montage électriquement conductrice. Cette plaque de montage correspond par exemple à la paroi d'un dispositif tel qu'un convertisseur de puissance ou un moteur électrique. Le boîtier support permet également d'accoupler et d'arrimer un contre-connecteur sur le connecteur. La collerette de blindage comporte une paroi cylindrique, continue et fermée. Autrement dit, cette paroi cylindrique (dans ce document le terme « cylindrique » ne désigne pas qu'une forme de cylindre de révolution, cela peut aussi être un cylindre à base carrée, rectangulaire, etc.) forme une surface, qui peut être de section circulaire, rectangulaire (y compris carrée) ou de toute autre forme. D'ailleurs, dans l'exemple de mode de réalisation décrit plus loin et pour lequel l'invention prend tout son intérêt, la paroi cylindrique a essentiellement une base rectangulaire. La paroi cylindrique ne comporte pas de bords non jointifs, de bords jointifs, soudés ou non, ou de bords se chevauchant. Ainsi, la paroi cylindrique comporte deux faces lisses (du fait de l'absence de jonction entre deux bords le long de la bande constitutive de cette paroi cylindrique). Sur chacune de ces deux faces lisses est appliqué un joint d'étanchéité. Chaque joint s'appuie donc sur une surface de la paroi cylindrique qui est lisse, ce qui limite ainsi les risques de défaut d'étanchéité. Il n'est pas nécessaire que la paroi cylindrique soit haute dans sa dimension parallèle à l'axe cylindrique. Mais sa hauteur doit être suffisante, d'une part, pour fournir une surface d'appui lisse aux joints d'étanchéité, et d'autre part pour fournir une bordure, s'étendant au-delà de la surface d'appui des joints, sur laquelle peut être mise en contact électrique au moins une tôle de blindage réalisant la reprise de blindage avec le blindage d'un contre-connecteur. Chaque tôle de blindage comporte au moins une patte de contact flexible pour faciliter l'accouplement avec le connecteur et améliorer le contact électrique avec le blindage du contre-connecteur, une fois celui-ci accouplé avec le connecteur. Les fonctions respectives de la collerette de blindage et des tôles de blindage sont réalisées sur des éléments distincts. Ceci permet d'optimiser et de simplifier les fabrications respectives de la collerette de blindage et des tôles de blindage. La collerette de blindage peut être obtenue par une simple découpe et un emboutissage d'une tôle métallique. Tandis que les tôles de blindage peuvent être découpées et conformées afin d'avoir une ou plusieurs pattes flexibles, ainsi que les dimensions requises pour établir une continuité de blindage avec le blindage du contre connecteur. Par exemple, la paroi cylindrique a une section essentiellement rectangulaire et est formée d'une pièce unique (monobloc), et les tôles de blindage, au nombre de deux, sont chacune respectivement formées de deux portions à angle droit prolongeant deux côtés adjacents de la paroi cylindrique. On peut ainsi éviter le recours à des procédés plus sophistiqués de formage par emboutissage profond (« deep drawing » selon la terminologie anglo-saxonne).

Par ailleurs, la collerette de blindage comporte un rebord s'étendant dans un plan essentiellement perpendiculaire à la paroi cylindrique. Ce rebord est destiné à réaliser la continuité électrique, et donc de blindage, avec une plaque de montage telle que celle mentionnée plus haut. Autrement dit, si la collerette est rectangulaire, la paroi cylindrique comporte au moins deux portions s'étendant dans des plans essentiellement parallèles l'un à l'autre et au moins deux tôles de blindage sont chacune respectivement en contact électrique avec l'une de ces portions de paroi cylindrique. La collerette de blindage fournit un moyen simple, fiable et facile à fabriquer permettant d'assurer à la fois une étanchéité avec des joints et une continuité de blindage avec une plaque de montage. L'étanchéité entre le connecteur et la plaque de montage sur lequel il est monté est en effet traitée, alors que le reste du blindage peut demeurer dans une zone non étanche (extérieure au produit). Cette étanchéité est bien assurée même dans le cas d'un connecteur ayant une forme rectangulaire (donc avec une certaine complexité, la formation d'angles dans une tôle d'une part et l'étanchéité dans les angles étant généralement plus complexes à traiter). L'un des joints d'étanchéité est appliqué d'une part sur la paroi cylindrique de la collerette et d'autre part sur le rebord de celle-ci. La paroi cylindrique et le rebord de la collerette comportant chacun respectivement une face interne et une face externe, un joint d'étanchéité externe est appliqué d'une part sur la face externe de la paroi cylindrique et sur la face interne du rebord. Ce joint d'étanchéité externe comporte par exemple un premier bourrelet en contact avec la face externe de la paroi cylindrique et un deuxième bourrelet faisant saillie par rapport au plan sur lequel s'étend le rebord. Par ailleurs, un joint d'étanchéité interne, constitué d'un joint plat, s'étend essentiellement dans un plan parallèle à celui dans lequel s'étend le rebord de la collerette et comporte un bourrelet faisant saillie par rapport au plan dans lequel s'étend ce rebord. Les joints d'étanchéité sont constitués d'un matériau élastomère. Ce type de matériau est connu pour avoir un coefficient de dilatation thermique relativement élevé. Si les joints d'étanchéité étaient en appui sur une surface d'étanchéité appartenant à un élément constitué de matière plastique, lors des variations de température (par exemple entre des températures inférieures à 0°C et 125°C), la dilatation des joints d'étanchéité produirait une déformation non réversible de la matière plastique. Il s'en suivrait un risque de défaut d'étanchéité. Par contre, la collerette étant avantageusement réalisée dans un matériau métallique, celle-ci est moins ou pas susceptible de se déformer lors de la dilatation des joints d'étanchéité. Il a été ainsi montré que le connecteur selon l'invention pouvait rester étanche même sous des pressions de 500 mbar, malgré des variations de température dans des plages telles que celle mentionnée plus haut.

L'invention concerne également un ensemble de connecteurs comprenant un connecteur tel que mentionné ci-dessus et une plaque de montage électriquement conductrice sur laquelle viennent prendre appui le rebord de la collerette et les deux joints d'étanchéité situés de part et d'autre de la collerette. Cet ensemble de connecteurs peut en outre comporter un contre-connecteur ayant un blindage en continuité électrique avec la collerette (directement ou par l'intermédiaire d'une ou plusieurs tôle de blindage). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit ainsi que sur les dessins annexés. Sur ces dessins : -la figure 1 représente schématiquement en perspective un exemple de mode de réalisation d'un ensemble de connecteurs conforme à l'invention ; -les figures 2a à 2d représentent schématiquement en perspective respectivement une collerette, un joint d'étanchéité, ce même joint d'étanchéité monté sur la collerette, et cet ensemble monté sur un boîtier porte-contacts ; -la figure 3 représente schématiquement en perspective l'assemblage de deux tôles de blindage dans un boîtier-support ; - la figure 4 représente schématiquement en perspective l'assemblage du boîtier porte-contacts de la figure 2d avec le boîtier-support de la figure 3 ; -la figure 5 représente schématiquement en perspective le montage d'un joint plat sur le connecteur obtenu par l'assemblage de la figure 4 ; et -- la figure 6 représente schématiquement en coupe et en perspective le détail de la configuration des joints d'étanchéité et de la continuité de blindage. Un exemple d'ensemble de connecteurs 1 est représenté sur la figure 1. Cet exemple correspond à un connecteur 100 accouplé à un contre-connecteur 200. Le connecteur 100 comporte un boîtier-support 110 externe et un boîtier porte- contacts 120 interne. Le connecteur 100 comporte également deux joints, respectivement interne 130 et externe 140, ainsi qu'une collerette de blindage 150. Le contre-connecteur 200 comporte un boîtier interne (non-visible) et un boîtier externe 220, tous deux moulés dans une matière plastique électriquement isolante. Le contre-connecteur 200 comporte également une cage de blindage 230 intercalée entre le boîtier interne et le boîtier externe 220, ainsi qu'un tiroir 240 d'aide à l'accouplement (représenté ici en position ouverte) du contre-connecteur 200 sur le connecteur 100. Le contre-connecteur 200 permet d'établir à la fois une connexion électrique entre des câbles électriques 300 et des contacts montés dans le connecteur 100, et la continuité de blindage entre une tresse métallique englobant les câbles et la cage de blindage 230 ou, selon une variante entre les tresses individuelles 310 de blindage des câbles 300 et la cage de blindage 230 grâce à un manchon de blindage 320 formé d'une tresse métallique commune représentée schématiquement en pointillés sur la figure 1. Comme représenté sur la figure 2a, la collerette de blindage 150 comporte une paroi cylindrique 152. Cette paroi cylindrique 152 est continue et fermée, c'est-à-dire sans joint ou jonction entre deux bords. Cette paroi cylindrique 152 présente deux faces, respectivement interne 153 et externe 154. La collerette de blindage 150 comporte également un rebord 155. Ce rebord 155 s'étend dans un plan essentiellement perpendiculaire à la paroi cylindrique 152. Le rebord 155 comporte une face interne 156 et une face externe 157. Le rebord 155 et la paroi cylindrique 152 sont formés à partir d'une même pièce découpée dans une tôle métallique électriquement conductrice et plane (dans le plan du rebord 155), puis emboutie pour plier la paroi cylindrique 152 sensiblement perpendiculairement au rebord 155. Dans l'exemple représenté ici, la collerette de blindage 150 a une forme essentiellement rectangulaire, avec des coins arrondis. Des ouvertures 158 sont ménagées dans la paroi cylindrique 152 pour assembler et maintenir la collerette de blindage 150 sur le boîtier porte-contacts 120. Comme représenté sur la figure 2b, le joint externe 140 a sensiblement la même forme rectangulaire que le rebord 155. Il comporte un anneau 141 rectangulaire et essentiellement plat, ainsi qu'un bourrelet périphérique externe 142 faisant saillie de part et d'autre des surfaces principales de l'anneau 141. Un bourrelet interne 143 prolonge le bord périphérique interne de l'anneau 141 (voir également figure 6). La figure 2c représente le joint externe 140 monté sur la collerette de blindage 150. Le joint externe 140 est appliqué d'une part sur la paroi cylindrique 152 et d'autre part sur le rebord 155 (qui n'est plus visible sur cette figure). Plus précisément, le bourrelet interne 143 est en appui sur et en contact avec d'une part la face externe 154 de la paroi cylindrique 152 et d'autre part, éventuellement avec la face interne 156 du rebord 155 (voir figure 6). Lorsque le joint externe 140 est montée sur la collerette de blindage 150, une bordure 159 demeure dégagée, au-dessus du joint externe 140, en haut de la paroi cylindrique 152 (voir figure 2c). Cette bordure 159 comporte les ouvertures 158, ainsi qu'une surface suffisante pour établir un contact électrique et une continuité de blindage avec des tôles de blindage 160 décrites plus loin. La figure 2d représente l'ensemble constitué du joint externe 140 et de la collerette de blindage 150, monté sur le boîtier porte-contacts 120. Cet ensemble est positionné autour du boîtier porte-contacts 120 et est clipsé sur celui-ci à l'aide des ouvertures 158. La collerette de blindage 150 et le joint externe 140 dépassent tous deux de l'enveloppe externe du boîtier porte contacts 120. Le boîtier porte-contacts 120 est également muni de joints individuels 170 entourant les manchons isolants dans lesquels sont montés des contacts électriques (non visibles sur la figure 2d), ainsi que d'un joint interfacial 172 commun pour l'ensemble du connecteur 100. La figure 3 représente le montage de deux tôles de blindage 160 dans le boîtier support 110. Chaque tôle de blindage 160 est obtenue par découpe d'une tôle métallique conductrice plane, puis emboutissage pour conformer des pattes de contacts flexibles 162 et pliage à 90° l'une de l'autre de deux portions 164, 166 de la tôle de blindage 160 ainsi obtenue. Chaque tôle de blindage 160 ainsi formée est insérée et clipsée à l'intérieur de la cavité 112 du boîtier support 110 destinée à recevoir le boîtier porte-contacts 120. Comme représenté également sur la figure 3, le boîtier support 110 comporte un flasque 114 s'étendant essentiellement perpendiculairement à la paroi 116 entourant la cavité 112 logeant le boîtier porte contact 120. Ce flasque 114 comporte des trous 117 munis d'inserts métalliques formant des entretoises de renfort afin de permettre la fixation du boîtier support 110 sur une plaque de montage 400 électriquement conductrice.

La figure 4 représente l'assemblage du boîtier porte-contacts 120 de la figure 2d avec le boîtier support 110 de la figure 3. Le boîtier support 110 présente une gorge périphérique 118 permettant de loger la collerette de blindage 150 et le joint externe 140. La figure 5 représente le montage du joint interne 130 sur le boîtier porte-contacts 120. Le joint interne 130 couvre toute la surface du boîtier porte-contacts 120 située entre la collerette de blindage 150 et les manchons porte-contacts 122. Il est constitué d'un joint plat s'étendant essentiellement dans un plan parallèle à celui dans lequel s'étend le rebord 155 de la collerette de blindage 150.

Comme représenté sur la figure 6, le joint interne 130 présente un bourrelet interne 132 et un bourrelet externe 134, en vis-à-vis l'un de l'autre et faisant saillie par rapport au plan du joint interne 130. Le bourrelet externe 134 fait également saillie par rapport au plan dans lequel s'étend le rebord 155 de la collerette de blindage 150.

Le bourrelet interne 132 est logé dans une rainure du boîtier porte-contacts 120, mais le bourrelet externe 134 en ajoutant de la matière en vis-à-vis de celui-ci, augmente l'effort de compression du joint interne 130 entre le boîtier porte-contacts 120 et la plaque de montage 400. Le joint interne 130 présente également un rebord 135 s'étendant essentiellement perpendiculairement au plan de celui-ci. Ce rebord 135 est également muni d'un bourrelet 136 en compression sur la paroi cylindrique 152 de la collerette de blindage150. Sur la figure 6, on remarque que la paroi cylindrique 152 est comprimée entre les joints interne 130 et externe 140. On remarque également que, d'une part, les tôles de blindage 160, insérées entre le boîtier porte-contacts 120 et le boîtier support 110, assurent la jonction électrique entre la paroi cylindrique 152, au-dessus du bourrelet interne 143 du joint externe 140, et la cage de blindage 230 du contre-connecteur 200 et que, d'autre part, le rebord 155 de la collerette de blindage 150 est comprimé, notamment grâce au bourrelet interne 143, sur la plaque de montage 400. La continuité électrique est donc assurée entre la plaque de montage 400 et la cage de blindage 230 du contre- connecteur 200. Il n'est d'ailleurs pas nécessaire que l'étanchéité soit réalisée entre le bourrelet interne 143 et la collerette de blindage 150, puisqu'elle assurée entre le bourrelet interne 143 et la face externe 154 de la paroi cylindrique 152. Le joint interfacial 172 et les joints individuels 170 assurent l'étanchéité entre le connecteur 100 et le contre-connecteur 200. Les joint interne 130 et externe 140 assurent l'étanchéité entre la plaque de montage 400 et le connecteur 100 par l'intermédiaire de la collerette de blindage 150. La continuité de blindage entre la plaque de montage 400 et la cage de blindage 230 du contre-connecteur 200 est donc assurée tout en maintenant une fonction d'étanchéité performante.30

Claims

REVENDICATIONS1. Connecteur électrique (100) à reprise de blindage, comportant un boîtier porte-contacts (120) interne électriquement isolant, un boitier-support (110) externe électriquement isolant et une collerette de blindage (150) électriquement conductrice, caractérisé par le fait que la collerette de blindage (150) comporte une paroi cylindrique (152), continue et fermée, avec deux faces (153, 154) sur chacune desquelles est respectivement appliqué un joint d'étanchéité, et un rebord (155) s'étendant dans un plan essentiellement perpendiculaire à la paroi cylindrique (152).
2. Connecteur selon la revendication 1, dans lequel la paroi cylindrique (152) de la collerette de blindage (150) comporte une bordure (159) en contact électrique avec au moins une tôle de blindage (160) au moins partiellement insérée entre le boîtier porte- contacts (120) et le boîtier support (110) et comportant au moins une patte de contact flexible (162).
3. Connecteur selon la revendication 2, dans lequel la paroi cylindrique (152) comporte au moins deux portions s'étendant dans des plans essentiellement parallèles l'un à l'autre et dans lequel au moins deux tôles de blindage (160) sont chacune respectivement en contact électrique avec l'une de ces portions de paroi cylindrique (152).
4. Connecteur selon la revendication 3, dans lequel la paroi cylindrique (152) a une section essentiellement rectangulaire, et deux tôles de blindage (160), chacune respectivement formées de deux portions à angle droit, prolongent deux côtés adjacents de la paroi cylindrique (152).
5. Connecteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un joint d'étanchéité (140) est appliqué sur la paroi cylindrique (152) de la collerette (150).
6. Connecteur selon la revendication 5, dans lequel la paroi cylindrique (152) et le rebord (155) de la collerette (150) comportent chacun respectivement une faceinterne (153, 156) et une face externe (154, 157) et un joint d'étanchéité externe (140) est appliqué d'une part sur la face externe (154) de la paroi cylindrique (152).
7. Connecteur selon la revendication 6, dans lequel le joint d'étanchéité externe (140) comporte un premier bourrelet (143) en contact avec la face externe (154) de la paroi cylindrique (152) et un deuxième bourrelet (142) faisant saillie par rapport au plan sur lequel s'étend le rebord (155).
8. Connecteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un joint d'étanchéité interne (130) est constitué d'un joint plat s'étendant essentiellement dans un plan parallèle à celui dans lequel s'étend le rebord (155) et comportant un bourrelet (134) faisant saillie par rapport au plan dans lequel s'étend le rebord (155).
9. Ensemble de connecteurs comprenant un connecteur selon l'une des revendications précédentes et une plaque de montage (400) électriquement conductrice sur laquelle viennent prendre appui le rebord (155) de la collerette et les deux joints d'étanchéité interne et externe (130, 140) situés de part et d'autre de la collerette (150).
10. Ensemble de connecteurs selon la revendication 9, comportant en outre un contre-connecteur (200) ayant un blindage (230) en continuité électrique avec la collerette (150).