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Organe de connexion electrique pour elements de cablage electrique Download PDF

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Abstract

Cet organe de connexion électrique (2) pour connecter deux éléments de câblage électrique comprend un tube (4) présentant au moins une extrémité de forme annulaire (8) donnant accès à un logement interne du tube (4). L'organe (2) comprend également au moins un tronçon (10) dans lequel une section du tube (4) est déformée de sorte qu'elle comprend plusieurs portions accolées l'une à l'autre ou les unes aux autres.

Description

L'invention concerne un organe de connexion électrique pour connecter des éléments de câblage électrique.
Un véhicule automobile comprend généralement plusieurs appareils électriques, notamment électroniques. Afin de connecter ces appareils entre eux, il est connu d’utiliser un ou plusieurs faisceaux de câbles électriques. Ces câbles électriques comprennent des conducteurs électriques, généralement réalisés en cuivre. Dans le but de réduire le poids du ou des faisceaux, il est envisagé de remplacer les conducteurs en cuivre par des conducteurs en aluminium.
Il existe plusieurs moyens permettant de relier les câbles entre eux pour former un faisceau ou de connecter les câbles à des appareils électriques. Les moyens les plus classiques consistent en l’utilisation de cosses de câblage. Plusieurs types de cosses de câblage existent.
Les cosses à fut ouvert en alliage cuivreux conviennent pour connecter par sertissage un conducteur en cuivre à un autre conducteur en cuivre. En revanche, ce type de cosse ne convient pas pour connecter entre eux par sertissage des conducteurs en aluminium, car l’aluminium présente une conductivité électrique inférieure à celle du cuivre. Il s’ensuit qu’il serait nécessaire de modifier la forme et les dimensions des cosses pour qu’elles puissent convenir à des câbles en aluminium, ce qui serait très coûteux. Les cosses à fut ouvert en aluminium ne conviennent pas non plus, puisqu’elles posent des problèmes d’électrolyse et de fiabilité en terme de conduction électrique dans le temps.
Les cosses tubulaires sont utilisées de manière courante pour connecter des conducteurs en cuivre. Mais ces cosses tubulaires ne peuvent pas avoir une forme complexe, ce qui est parfois préférable afin d’optimiser plusieurs aspects liés au faisceau, tels que l’encombrement dans le véhicule.
Afin de pallier ce problème lié à la forme complexe de la cosse, il est connu de connecter un conducteur en aluminium à une cosse adaptée au moyen d’une soudure à ultrasons. Mais cette technique est relativement coûteuse et délicate à mettre en place dans le cadre d’une production en masse. De plus, des problèmes d’étanchéité peuvent survenir dans le cas où le faisceau est situé dans un environnement agressif, par exemple dans un compartiment moteur.
Un but de l’invention est de pallier ces problèmes en fournissant un moyen permettant de réaliser une connexion étanche entre deux éléments de câblage électrique, et ce avec des moyens simples et utilisables pour des conducteurs en cuivre et pour des conducteurs en aluminium. A cet effet, on prévoit selon l’invention un organe de connexion électrique pour connecter deux éléments de câblage électrique qui comprend un tube présentant au moins une extrémité de forme annulaire donnant accès à un logement interne du tube, et au moins un tronçon dans lequel une section du tube est déformée de sorte qu’elle comprend plusieurs portions accolées l’une à l’autre ou les unes aux autres.
Ainsi, il est possible de sertir un conducteur électrique dans l’extrémité annulaire du tube, la forme annulaire de l’extrémité assurant l’étanchéité de la connexion entre le conducteur et l’organe de connexion électrique. Il est possible de sertir une cosse à fut ouvert sur le tronçon déformé du tube. La forme du tronçon déformé permet d’obtenir un sertissage à taux de compactage élevé, ce qui garantit l’étanchéité de la connexion entre la cosse et l’organe de connexion électrique. Que le conducteur électrique soit réalisé en aluminium ou en cuivre, l’organe assure une bonne connexion électrique entre le conducteur et la cosse. De plus, l’organe de connexion électrique permet de ne pas avoir à recourir à un soudage par ultrasons qui pose les problèmes identifiés plus haut. Enfin, les dimensions de l’organe dépendent uniquement du diamètre du conducteur qui y est serti. De ce fait, à un diamètre du conducteur, généralement choisi parmi une gamme de valeurs standardisées, correspond un organe particulier. Il est donc également possible d’identifier des gammes standards pour l’organe, ce qui participe à rendre l’organe simple à utiliser.
Avantageusement, l’organe de connexion électrique est d’un seul tenant. L’organe de connexion électrique est ainsi simple à fabriquer.
Avantageusement, le tube comprend un alliage cuivreux.
De cette manière, les propriétés de résistance à l’oxydation et au vieillissement mécanique de l’organe de connexion électrique sont connues et maîtrisées. Cela permet de déterminer la durée de vie de l’organe.
Selon un premier mode de réalisation de l’invention, le tronçon est situé à une extrémité du tube. L’organe de connexion électrique permet ainsi de connecter un conducteur électrique avec une cosse à fut fermé.
Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, le tube présente deux extrémités de forme annulaire.
Le tronçon déformé étant situé entre les deux extrémités de forme annulaire, l’organe de connexion électrique permet de connecter entre eux deux conducteurs électriques et une cosse à fut ouvert. En d’autres termes, on réalise une jonction à trois branches, ce qui permet de réaliser des faisceaux de câbles à structure complexe.
On prévoit également selon l’invention un câble électrique qui comprend un conducteur électrique serti à un organe de connexion électrique tel que défini plus haut.
Avantageusement, le conducteur électrique est revêtu d’une gaine d’étanchéité.
On assure ainsi l’étanchéité de la connexion entre le conducteur et l’organe avec des moyens simples.
Avantageusement, la gaine d’étanchéité est réalisée dans un polymère thermorétractable.
Ainsi, sous l’effet de la chaleur à laquelle on l’expose lors de sa mise en place, la gaine comprime le conducteur, ce qui contribue à améliorer l’étanchéité de la connexion entre le conducteur et l’organe de connexion électrique.
Avantageusement, une surface interne de la gaine est enduite d’une colle.
On améliore ainsi la fixation de la gaine au conducteur.
On prévoit également selon l’invention un faisceau de câbles qui comprend au moins un câble tel que défini dans ce qui précède.
On prévoit aussi selon l’invention un procédé pour connecter électriquement des premier et deuxième éléments de câblage électrique, dans lequel : - on sertit le premier élément de câblage électrique dans une extrémité d’un tube d’un organe de connexion électrique, cette extrémité ayant une forme annulaire, et - on sertit le deuxième élément de câblage sur un tronçon du tube de l’organe de connexion électrique, une section du tube étant déformée dans le tronçon de sorte qu’elle comprend plusieurs portions accolées l’une à l’autre ou les unes aux autres.
On réalise ainsi une connexion étanche entre les premier et deuxième éléments de câblage électrique au moyen d’un procédé simple et adapté à une production en masse.
Avantageusement, le deuxième élément de câblage est formé par une cosse à fut ouvert ou par une épissure à fut ouvert.
On va maintenant décrire plusieurs modes de réalisation de l’invention à l’appui des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d’un organe de connexion électrique selon un premier mode de réalisation de l’invention, - la figure 2 est une vue en perspective d’un câble électrique selon l’invention muni de l’organe de connexion électrique de la figure 1, - la figure 3 est une vue du câble de la figure 2 illustrant la connexion entre une cosse à fut ouvert et l’organe de connexion électrique, - la figure 4 est une vue éclatée du câble de la figure 2, - la figure 5 est une vue en perspective d’un organe de connexion électrique selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, - la figure 6 est une vue éclatée d’un câble électrique selon l’invention muni de l’organe de connexion électrique de la figure 5, - les figures 7 et 8 sont des vues en perspective sous deux angles différents du câble électrique de la figure 6 une fois les opérations de sertissage effectuées, et - la figure 9 illustre différentes formes que peut prendre le tronçon déformé de l’organe de connexion électrique de la figure 1 ou de la figure 5.
On a illustré en figure 1 un organe de connexion électrique 2 selon un premier mode de réalisation de l’invention. Cet organe 2 qui forme un tube de jonction est destiné à connecter deux éléments de câblage électrique. L’organe 2 comprend un tube allongé 4 à section générale transversale circulaire et d’axe principal 6 représenté sur la figure 1.
Le tube 4 présente au moins une extrémité ou tronçon d’extrémité libre de forme annulaire 8 donnant accès à un logement interne du tube 4. Ici, le tronçon d’extrémité 8 présente une section transversale de forme générale circulaire, mais on peut prévoir que cette section transversale soit par exemple ovale, rectangulaire, carrée ou de toute autre forme.
Le tube 4 présente également au moins un tronçon déformé 10 dans lequel la section du tube 4 est déformée de sorte qu’elle est constituée de plusieurs portions accolées l’une à l’autre ou les unes aux autres. En d’autres termes, le volume interne du tube 4 dans le tronçon d’extrémité 8 est supérieur au volume interne du tube 4 dans le tronçon déformé 10.. Ici, le tube 4 a dans le tronçon déformé 10 une section transversale à profil en « U », mais on peut prévoir que le profil ait la forme de l’un quelconque des profils illustrés en figure 9, parmi lesquels figurent des profils en « V », en « O », en demi-cercle, carré, en « W », en spirale, en « Y », en « H », en « X », en « U » fin et en « U » à branches rabattues.
Dans ce premier mode de réalisation, le tronçon déformé 10 est situé à une extrémité libre du tube 4. La forme du tronçon déformé 10 est obtenue en écrasant localement le tube 4 sur lui-même suivant une direction perpendiculaire à son axe principal 6 et en donnant à la partie écrasée un profil en « U ». On verra dans la suite que les formes de l’extrémité 8 et du tronçon déformé 10 sont intéressantes pour l’utilisation qui est faite de l’organe 2.
Le tube 4 présente également un tronçon de transition 11 reliant le tronçon d’extrémité 8 et le tronçon déformé 10 de sorte qu’une surface externe du tube 4 ne présente pas d’angle saillant. Le tube 4 est constitué du tronçon d’extrémité 8, du tronçon de transition 11 et du tronçon déformé 10. L’organe de connexion électrique 2 est d’un seul tenant. L’organe de connexion électrique 2 est métallique. Le tube 4 comprend ici un alliage, par exemple un alliage cuivreux tel que l’alliage Cu-DHP ou l’alliage Cu-ETP respectivement commercialisés sous les appellations « Wieland-K19 » et « Wieland-K32 » par la société Wieland. De la sorte, les propriétés mécaniques et de résistance à l’oxydation l’organe 2 sont connues et maîtrisées. On peut ainsi évaluer la durée de vie de l’organe 2.
Comme cela est illustré en figure 2, l’organe de connexion électrique 2 est destiné à connecter électriquement deux éléments de câblage électrique.
En l’espèce, un conducteur électrique 12 est serti dans l’extrémité annulaire 8 du tube 4. Ce conducteur électrique 12 comprend plusieurs brins 14 ici réalisés en aluminium. On peut toutefois prévoir que ces brins 14 soient réalisés dans un autre matériau conducteur d’électricité, comme du cuivre par exemple. Le sertissage du conducteur électrique 12 dans l’organe de connexion électrique 2 est réalisé de la manière suivante : on insère le conducteur électrique 12 dans le tube 4 par l’extrémité libre 8 de sorte que le conducteur électrique 12 atteigne une zone de sertissage 17 de l’organe 2, puis on comprime le tube 4 sur lui-même en sa zone de sertissage 17 suivant une direction perpendiculaire à l’axe principal 6 du tube 4. La zone de sertissage 17 forme une partie du tronçon d’extrémité 8.
Les brins 14 sont revêtus d’une gaine d’étanchéité 16 réalisé dans un matériau thermorétractable, par exemple une gaine en polyoléfine commercialisée sous l’appellation « PM4-A » par la société ACLP ou une gaine commercialisée sous l’appellation « Atum » par la société Raychem. La combinaison de la forme annulaire de l’extrémité 8 du tube 4 et de la gaine d’étanchéité 16 permet d’assurer l’étanchéité de la connexion entre le conducteur 12 et l’organe 2. En effet, il n’y a de la sorte pas d’effet dit de « pompage » d’humidité qui peut survenir du fait de variations de pression dans le conducteur 12, ni de remontée d’humidité par capillarité dans le conducteur 12.
Une cosse à fut ouvert 18 est sertie sur le tronçon déformé 10 du tube 4, comme cela est plus précisément visible sur la figure 3. La cosse 18 comprend par exemple du bronze ou du laiton. La cosse 18 comprend un orifice 20 permettant sa fixation et un fut de sertissage présentant deux ailes 22. Les ailes 22 sont serties au tronçon déformé 10 du tube 4. Pour cela, on introduit le tronçon déformé 10 entre les ailes 22 et on rabat ces dernières sur ce tronçon 10, le bord libre des ailes 22 étant logé au fond du tronçon déformé 10.. La forme du tronçon déformé 10 du tube 4 permet de réaliser un sertissage dont le taux de compactage est suffisamment important pour assurer l’étanchéité de la connexion entre la cosse 18 et l’organe 2.
On remarque ainsi que la connexion entre la cosse 18, l’organe 2 et le conducteur 12 est uniquement effectuée par des opérations de sertissage simples et rapides. En effet, pour connecter les deux éléments de câblage, c’est-à-dire le conducteur 12 et la cosse 18, à l’organe 2, on met en œuvre le procédé suivant à partir des éléments en l’état illustré à la figure 4 : - on sertit le conducteur 12 dans l’extrémité de forme annuaire 8 du tube 4 de l’organe de connexion électrique 2, et - on sertit la cosse 18 sur le tronçon déformé 10 du tube 4 de l’organe de connexion électrique 2.
On évite ainsi d’avoir à recourir à des opérations de soudure plus onéreuses et plus longues.
Les dimensions de l’organe de connexion électrique 2 dépendent du diamètre du conducteur 12 et ne dépendent pas des propriétés de la cosse 18. Il est donc possible de faire correspondre un modèle d’organe de connexion électrique 2 à un diamètre bien précis du conducteur 12. En d’autres termes, il est possible de normaliser les dimensions de l’organe 2. Par ailleurs, les propriétés de la cosse 18 sont indépendantes du fait que le conducteur 12 comprenne du cuivre ou de l’aluminium.
On a illustré en figure 5 un organe de connexion électrique 2’ selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Cet organe 2’ qui forme lui aussi un tube de jonction diffère de celui du premier mode en ce qu’il comprend un tube 4 présentant deux extrémités libres 8 de forme annulaire. Le tronçon déformé 10 est situé entre ces deux extrémités libres 8 et forme cette fois un tronçon médian. L’organe 2’ de ce deuxième mode de réalisation permet le sertissage de deux conducteurs électriques 12 à chacune des extrémités libres de forme annulaire 8 et d’une cosse à fut ouvert 18 sur le tronçon 10. Le câble électrique obtenu suite à la connexion des deux conducteurs électriques 12 et de la cosse à fut ouvert 18 est illustré dans les figures 6 à 8. On observe que l’organe 2’ permet de réaliser des faisceaux de câbles de forme complexe.
Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci.
On pourra réaliser l’organe de connexion électrique dans tout matériau présentant des propriétés électriques et mécaniques satisfaisantes pour permettre la transmission du courant électrique et pour lui conférer une durée de vie suffisamment longue.
On pourra remplacer la cosse à fut ouvert par tout type de cosse pouvant être serti sur le tronçon déformé du tube de l’organe de connexion électrique, par exemple un tube de cuivre convenablement mis en forme.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Câble électrique caractérisé en ce qu’il comprend : - un élément de câblage électrique (12), et - un organe de connexion électrique (2) serti à l’élément de câblage électrique (12) de manière étanche et apte à connecter l’élément de câblage électrique (12) à un autre élément de câblage électrique (18), l’organe de connexion électrique (2) comprenant un tube (4) présentant au moins une extrémité de forme annulaire (8) donnant accès à un logement interne du tube (4), et au moins un tronçon (10) dans lequel une section du tube (4) est déformée de sorte qu’elle comprend plusieurs portions accolées l’une à l’autre ou les unes aux autres.
  2. 2. Câble selon la revendication précédente, l’élément de câblage électrique (12) étant un premier élément de câblage électrique (12), le câble comprenant en outre un deuxième élément de câblage électrique (18) connecté à l’organe (2) de manière étanche.
  3. 3. Câble selon l’une quelconque des revendications précédente, dans lequel le tube (4) a une section transversale à profil en « U » dans le tronçon (10).
  4. 4. Câble selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’organe (2) est d’un seul tenant.
  5. 5. Câble selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le tube (4) comprend un alliage cuivreux.
  6. 6. Câble selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le tronçon (10) est situé à une extrémité du tube (4).
  7. 7. Câble selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequei le tube (4) présente deux extrémités de forme annulaire (8).
  8. 8. Câble selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément de câblage électrique (12) est revêtu d’une gaine d’étanchéité (16) de préférence réalisée dans un polymère thermorétractable.
  9. 9. Faisceau de câbles qui comprend au moins un câble selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  10. 10. Procédé pour connecter électriquement des premier et deuxième éléments de câblage électrique (12, 18), dans lequel : - on sertit le premier élément de câblage électrique (12) dans une extrémité (8) d’un tube (4) d’un organe de connexion électrique (2), cette extrémité (8) ayant une forme annulaire, et - on sertit le deuxième élément de câblage (18) sur un tronçon (10) du tube (4) de l’organe de connexion électrique (2), une section du tube (4) étant déformée dans le tronçon (10) de sorte qu’elle comprend plusieurs portions accolées l’une à l’autre ou ies unes aux autres.
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