FR3091959A1 - Procédé de montage d’un connecteur femelle de puissance à lame de contact précontrainte - Google Patents

Procédé de montage d’un connecteur femelle de puissance à lame de contact précontrainte Download PDF

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Abstract

L’invention concerne un procédé de montage d’un connecteur femelle de puissance à lame (308) de contact précontrainte. Le connecteur femelle comporte au moins un contact femelle (301a) et un boîtier. Le boîtier comporte une alvéole pour loger le contact femelle (301a). Le contact femelle (301a) comprend au moins une lame (308) de contact dont l’extrémité libre (309) repose de manière précontrainte sur un rebord (302d) venu de matière avec le boîtier. Au moins l’un des éléments choisis parmi le rebord (302d) et l’extrémité libre (309) de la lame (308) comporte un chanfrein (317, 318). Figure pour l’abrégé : Fig. 7

Description

Procédé de montage d’un connecteur femelle de puissance à lame de contact précontrainte
L’invention concerne le domaine de la connectique automobile et plus particulièrement le domaine de la connectique de puissance pour véhicules automobiles. Par exemple, l’invention peut trouver une application dans un connecteur de puissance, tel que ceux utilisés pour charger une batterie de véhicule électrique ou hybride rechargeable.
Etat de la technique
Ainsi, par exemple, comme représenté schématiquement sur la figure 1, les véhicules électriques ou hybrides rechargeables 100 peuvent comprendre une embase de connecteur 200 sur laquelle peut être branchée une prise de charge 300 alimentée par une station de charge électrique 400, via un câble 500. Cette prise de charge 300 permet alors de charger une batterie transportée par le véhicule 100.
Une prise de charge 300 comporte généralement des contacts électriques de puissance 301a pour la charge du véhicule et des contacts électriques 301b destinés à transmettre un signal électrique (voir par exemple la vue éclatée de la prise de charge représentée sur la figure 3). Ce signal électrique permet généralement de commander l’alimentation de la prise de charge 300, notamment au cours des phases de connexion et de déconnexion, de manière à couper l’alimentation avant que la prise de charge 300 ne soit elle-même complètement débranchée. Les contacts électriques de puissance pour la charge du véhicule sont des contacts femelles 301a. Dans le domaine de la connectique de puissance pour véhicules automobiles, les contacts femelles 301a pour les prises de charge sont généralement usinés par décolletage d’un barreau de matériau conducteur, par exemple un alliage de cuivre. Un tel contact femelle comprend une pluralité de lames 308 flexible élastiques (voir figures 8A et 9A). Chaque lame s’étend longitudinalement, parallèlement à un axe central longitudinal C, entre un culot 307 et une extrémité libre 309. L’obtention d’une force d’insertion, d’une force de contact et d’une conduction électrique adaptées à l’application visée est obtenue notamment par le choix du matériau et de la forme des lames 308 (section transversale, longueur, angle par rapport à l’axe central, etc.). Ces lames 308 sont configurées pour recevoir la broche 202 d’un contact mâle entre elles lorsque celui-ci est accouplé au contact femelle 301a. L’axe central longitudinal C de la portion du contact femelle 301a comprenant les lames 308 est essentiellement parallèle à la direction d’accouplement ou d’insertion de la broche entre les lames 308. Chaque lame 308 est configurée pour établir au moins un contact électrique avec la broche 202 du contact mâle.
Les contacts de puissance doivent avoir un dimensionnement conséquent afin de permettre, sans échauffement excessif, le passage d’un courant d’intensité élevée (par exemple supérieure ou égale à 44 Ampères, voire 60 Ampères ou plus). Ils doivent être également mécaniquement robustes. Ce dimensionnement est également défini afin d’obtenir des forces de contact relativement élevées entre une broche de contact mâle et les lames du contact femelle dans lequel la broche est insérée. Mais, il en résulte alors des efforts d’accouplement des contacts mâle et femelle relativement importants.
En outre, au cours de la vie d’un véhicule, une prise de charge 300 est amenée à subir de nombreux cycles de connexion et déconnexion. Par exemple, il est requis une durée de vie correspondant à au moins 14000 cycles de connexion/déconnexion.
Ainsi, il est souhaitable de faciliter l’utilisation des prises de charge en réduisant les efforts d’accouplement. Il est également souhaitable de préserver au maximum la qualité de contact entre les contacts de puissance mâles et femelles, tout au long de la vie d’une prise de charge 300 et de l’embase 200 ou du contre-connecteur sur lequel elle est destinée à être branchée.
Afin d’améliorer au moins partiellement l’ergonomie et/ou la longévité des prises de charges, il est proposé de mettre les lames des contacts femelles sous précontraintes.
Plus particulièrement, il est proposé un procédé de montage d’un contact femelle dans un boîtier de connecteur femelle. Pour la mise en œuvre de ce procédé on fournit un contact femelle constitué d’un élément électriquement conducteur comprenant une portion de connexion. Cette portion de connexion comprend au moins une lame s’étendant parallèlement à une direction longitudinale, entre un culot auquel est rattachée la lame et une extrémité libre. On fournit également un boîtier constitué d’un matériau diélectrique. Ce boîtier comporte une alvéole pour loger le contact femelle. Cette alvéole comporte une ouverture frontale destinée à l’insertion d’une broche de contact mâle pour sa connexion avec le contact femelle. Le boîtier comporte en outre un rebord à proximité de l’ouverture frontale.
Lors de la mise en œuvre de ce procédé, le contact femelle est introduit dans l’alvéole essentiellement parallèlement à la direction longitudinale de la lame, et la lame est placée en précontrainte sur le rebord, la force de précontrainte étant essentiellement perpendiculaire à la direction longitudinale et dirigée vers l’extérieur de l’alvéole.
Ainsi, comme ce sera expliqué plus loin de manière plus détaillée, la lame retenue en précontrainte par le rebord est donc déjà soulevée par ce rebord, en éloignement d’un axe central longitudinal. Lors de l’accouplement du contact mâle avec le contact femelle, elle subit donc un moindre déplacement perpendiculairement à cet axe. L’énergie nécessaire à l’accouplement des contacts mâle et femelle est réduite par rapport à une configuration dans laquelle la lame ne serait pas précontrainte. Ceci procure un avantage au plan de l’ergonomie du connecteur muni de lames ainsi précontraintes. De plus, grâce à la configuration selon l’invention, il est possible de déplacer, vers le culot, le point de contact entre la broche et la lame et de réduire ainsi la distance sur laquelle la lame frotte sur la broche lors de l’accouplement. Ceci permet de limiter l’usure des contacts mâle et femelle et de prolonger la durée de vie des connecteurs mâle et femelle concernés par cette disposition. En outre, le fait de prévoir une introduction du contact femelle dans son alvéole, par l’arrière de celle-ci, parallèlement à la direction longitudinale de la lame, permet de réaliser un rebord continu tout autour de l’ouverture frontale. Il en résulte un meilleur guidage de la broche dans le contact femelle, une meilleure protection contre le risque de toucher le contact femelle, avec un doigt ou un outil introduit par l’ouverture frontale, et une plus grande solidité du rebord comparée à ce qu’elle serait dans le cas où la lame reposerait sur une languette individuelle.
Dans le procédé selon l’invention, l’extrémité libre de la lame peut éventuellement être logée dans une rainure délimitée, dans sa dimension perpendiculaire à la direction longitudinale, par le rebord et par une surface interne de l’alvéole, cette dimension étant inférieure à deux fois l’épaisseur maximale de la lame, cette épaisseur étant mesurée, perpendiculairement à la direction longitudinale, au niveau d’une portion de la lame logée dans la rainure.
Selon un autre aspect l’invention concerne un connecteur femelle comportant un boîtier et au moins un contact femelle logé dans ce boîtier. Le contact femelle est constitué d’un élément électriquement conducteur comprenant une portion de connexion. Par exemple, cette portion de connexion est réalisée par découpe dans un feuillet de matériau métallique présentant deux faces principales, la portion de connexion étant mise en forme par enroulement du feuillet autour d’un axe central longitudinal. La portion de connexion comprend au moins une lame s’étendant parallèlement à la direction longitudinale, entre un culot auquel est rattachée la lame et une extrémité libre ayant une épaisseur délimitée par deux surfaces. Par exemple ces surfaces correspondent aux faces principales du feuillet de matériau métallique dans lequel est formée la portion de connexion.
Le boîtier est constitué d’un matériau diélectrique. Il comporte une alvéole dans laquelle le contact femelle est logé. Cette alvéole comporte une ouverture frontale destinée à l’insertion d’une broche de contact mâle pour sa connexion avec le contact femelle. Le boîtier comporte également d’une part, une paroi frontale située en périphérie de l’ouverture frontale et s’étendant essentiellement perpendiculairement à la direction longitudinale, devant l’extrémité libre de la lame selon une direction parallèle à la direction longitudinale. Le boîtier comporte également d’autre part, un rebord venu de matière avec la paroi frontale et s’étendant vers l’intérieur de l’alvéole essentiellement parallèlement à la direction longitudinale, la lame reposant sur le rebord au niveau, ou à proximité, de son extrémité libre, par sa surface dirigée vers l’intérieur de l’alvéole.
En outre, au moins l’un des éléments choisis parmi le rebord et l’extrémité libre de la lame comporte un chanfrein, ce chanfrein correspondant à une surface inclinée par rapport à la direction longitudinale et orientée vers l’extérieur de l’alvéole lorsqu’il est porté par le rebord et à une surface inclinée par rapport à la direction longitudinale et orientée vers l’intérieur de l’alvéole lorsqu’il est porté par la lame.
En effet, du fait que, lors de la mise en œuvre du procédé selon l’invention, le contact femelle est introduit dans l’alvéole essentiellement parallèlement à la direction longitudinale de la lame, la lame étant placée en précontrainte sur le rebord, la présence d’au moins un chanfrein est nécessaire à, ou au moins facilite, le positionnement de l’extrémité libre de la lame en précontrainte sur le rebord.
Ce connecteur peut comporter en outre l’une et/ou l’autre des caractéristiques suivantes considérées indépendamment les unes des autres ou en combinaison d’une ou plusieurs autres :
- l’extrémité libre de la lame est placée dans une rainure délimitée au moins partiellement par la paroi frontale et le rebord ; la dimension maximale de cette rainure, mesurée selon une direction parallèle à l’épaisseur de l’extrémité libre de la lame placée dans la rainure, est inférieure à deux fois l’épaisseur maximum de cette extrémité libre ;
- le rebord présente une forme essentiellement cylindrique de révolution autour de la direction longitudinale ; et
- le rebord forme un tube dont la paroi cylindrique est continue autour de la direction longitudinale.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un ensemble de connexion comprenant un connecteur femelle tel que défini ci-dessus et un connecteur mâle. L’extrémité libre de la lame est placée sur le rebord, dans une rainure. Le connecteur mâle est muni d’une broche destinée à être connectée au contact femelle lors de son insertion dans l’alvéole par l’ouverture frontale. Lorsque les connecteurs mâle et femelle sont accouplés, l’extrémité libre de la lame est soulevée du rebord d’une distance inférieure ou égale à l’épaisseur maximum de la portion de la lame placée dans la rainure.
Cet ensemble de connexion peut comporter en outre l’une et/ou l’autre des caractéristiques suivantes considérées indépendamment les unes des autres ou en combinaison d’une ou plusieurs autres :
- lorsque les connecteurs mâle et femelle sont accouplés, l’extrémité libre de la lame est soulevée du rebord d’une distance inférieure ou égale à 100 micromètres, et préférentiellement inférieure ou égale à 50 micromètres ;
- lors de l’accouplement des connecteurs mâle et femelle et jusqu’à un accouplement complet de ceux-ci, la distance sur laquelle la lame glisse sur la broche est inférieure ou égale à 70%, et préférentiellement inférieure ou égale à 50%, de la distance séparant l’extrémité libre de la lame, de l’extrémité libre de la broche, lorsque les connecteurs mâle et femelle sont accouplés.
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemple non limitatif et sur lesquels:
représente schématiquement en perspective un ensemble de connexion conforme à l’invention, avec une embase montée sur un véhicule et une prise de charge montée sur un câble et branchée sur l’embase ;
représente schématiquement en perspective un exemple de prise de charge tel que celui montré sur la figure 1 ;
représente schématiquement en perspective et de manière éclatée, la prise de charge de la figure 2 ;
représente schématiquement en perspective un contact femelle destiné à être logé dans une alvéole du boîtier de la prise de charge des figures 2 et 3 ;
représente schématiquement en perspective et en coupe longitudinale, la portion de connexion d’un contact femelle logé dans une alvéole du boîtier de la prise de charge des figures 2 et 3 ;
représente schématiquement en coupe longitudinale, la portion de connexion d’un contact femelle logé dans une alvéole du boîtier de la prise de charge des figures 2 et 3 ;
représente schématiquement en coupe longitudinale la zone frontale de la portion de connexion d’un contact femelle logé dans une alvéole du boîtier de la prise de charge des figures 2 et 3 ;
représente schématiquement l’insertion d’une broche de contact mâle entre les lames d’un contact femelle, d’un ensemble de connexion de l’art antérieur ;
représente schématiquement l’insertion d’une broche de contact mâle entre les lames d’un contact femelle, d’un ensemble de connexion selon l’invention ;
représente schématiquement une broche de contact mâle insérée entre les lames d’un contact femelle, d’un ensemble de connexion de l’art antérieur ;
représente schématiquement une broche de contact mâle insérée entre les lames d’un contact femelle, d’un ensemble de connexion selon l’invention ; et
représente correspond à un diagramme représentant schématiquement la force d’insertion d’une broche de contact mâle entre les lames d’un contact femelle, respectivement pour un connecteur femelle de l’art antérieur et pour un connecteur femelle selon l’invention.
Description détaillée
L’invention est illustrée à l’aide d’un exemple de mode de réalisation correspondant à une prise de charge pour véhicule électrique ou hybride rechargeable, mais l’invention n’est pas limitée à cette application et peut être mise en œuvre avec d’autre types de connecteurs, et notamment d’autres types de connecteurs de puissance.
Un exemple d’ensemble de connexion selon l’invention est représenté sur la figure 1. Cet ensemble comprend une embase de connecteur 200 et une prise de charge 300. Des contacts de puissance mâles (non représentés dans leur totalité) sont montés dans des alvéoles de l’embase 200. Les contacts mâles comportent une broche 202 constituée d’un matériau électriquement conducteur et s’étendant longitudinalement le long d’un axe central C parallèle à une direction d’insertion (ou direction longitudinale), entre une extrémité reliée mécaniquement et électriquement à une portion de fixation, et une extrémité libre. Ils sont d’un type connu de l’homme du métier. Des contacts femelles de puissance 301a sont montés dans la prise de charge 300.
Comme représenté sur la figure 2, la prise de charge 300 comporte un boitier 303 (dans le cas présent constitué deux éléments latéraux 303a et un élément frontal 303b) dans lequel sont logés, d’une manière connue de l’homme du métier, des contacts femelles de puissance 301a et des contacts femelles de signal 301b. Le connecteur femelle 300 illustré sur la figure 3 comporte cinq contacts femelle de puissance 301a et deux contacts femelles pour la transmission d’un signal électrique 301b. Chacun des contacts femelles 301a, 301b est logé dans une alvéole 302 individuelle formée dans l’élément frontal 303b du boîtier 303.
Par la suite, ne seront évoqués dans la description que les contacts femelles de puissance 301a, bien que des dispositions identiques ou similaires à celles décrites en relation avec les contacts femelles de puissance 301a puissent être éventuellement mises en œuvre avec les contacts femelles de signal 301b.
Comme représenté sur la figure 4, les contacts femelles 301a comportent une portion de fixation 304 et une portion de connexion 305. La portion de fixation 304 est destinée à relier électriquement et mécaniquement le contact femelle 301a à un fil électrique. La portion de connexion 305 est destinée à recevoir une broche 202 d’un contact mâle.
Le contact femelle 301a est formé par exemple par découpage et estampage d’un matériau électriquement conducteur en feuille. Ce matériau est constitué par exemple d’un alliage de cuivre, sous forme d’une feuille dont l’épaisseur est comprise entre 0,3 et 1 millimètre, et est par exemple préférentiellement de 0,6 millimètre.
Ce contact femelle 301a est conçu pour respecter la norme internationale IEC 62196. Celle-ci définie l’interface entre une prise de charge 300 et l’embase 200 et la géométrie des alvéoles 302 dans lesquelles doivent être logés les contacts femelles.
Le contact femelle 301a doit permettre de conserver une température d’échauffement inférieure à 50°C lorsque, accouplé avec un contact mâle 201, il est traversé par un courant électrique de 44 Ampères. Cependant, même si, à cette fin, une feuille de matériau électriquement conducteur relativement épaisse est utilisée, l’effort d’accouplement entre le contact femelle 301a et un contact mâle doit être inférieur à 5 Newtons.
De plus, ce contact femelle 301a doit permettre de satisfaire à un test d’usure sur au moins 14000 cycles d’accouplement/désaccouplement avec un contact mâle.
A ces contraintes, s’ajoute le fait que les contacts mâle et femelle 301a doivent respecter la norme IP2X.
Toutes ces contraintes ont été prises en compte pour concevoir le contact femelle 301a décrit ci-dessous.
La portion de fixation 304 est adaptée pour réaliser une fixation et connexion par sertissage avec un fil électrique. Sur la figure 4, la portion de fixation 304 est encore reliée à une bande support 306.
Après découpe et mise en forme, le contact femelle 301a présente une portion connexion 305 en forme de douille, essentiellement cylindrique. La douille est formée en courbant et en roulant la feuille de matériau électriquement conducteur préalablement découpée. La portion de connexion 305 est venue de matière avec la portion de fixation 304 ou reliée à celle-ci mécaniquement. Cette douille comporte un culot 307 et une pluralité de lames 308 flexibles. Dans l’exemple représenté, les lames 308 sont au nombre de six, réparties de manière essentiellement symétrique autour de l’axe central longitudinal C. L’axe central C est parallèle à une direction d’insertion d’une broche 202 de contact mâle 201 dans la douille. Chaque lame 308 s’étend longitudinalement, entre le culot 307 et une extrémité libre 309. Chaque lame 308 n’est reliée au reste du contact femelle 301a qu’au niveau du culot 307. Autrement dit, chaque lame 308 est séparée de ses plus proches voisines par un espace 310 qui s’étend entre le culot 307 et l’extrémité libre 309 des lames 308 et qui les isole mécaniquement et électriquement les unes des autres. Entre le culot 307 et l’extrémité libre 309 des lames 308, la section transversale des lames 308 est essentiellement rectangulaire, la largeur du rectangle correspondant à l’épaisseur d’une lame 308.
Le culot 307 a essentiellement une forme de cylindre circulaire droit. Les bords longitudinaux 311 de la découpe au niveau du culot 307 se rejoignent au niveau d’un plan de symétrie (plan de coupe des figures 5 et 6) passant également par deux espaces 310 diamétralement opposés. Les lames 308 sont réparties symétriquement de part et d’autre de ce plan de symétrie (trois lames 308 de chaque côté du plan).
Comme représenté sur la figure 6, chaque lame 308 comporte une première portion 312 reliée au culot 307. Par exemple cette première portion 312 a une longueur comprise entre 10 et 14 millimètres, et est par exemple préférentiellement de12 millimètres.
Chaque lame 308 comporte également une deuxième portion 313 située dans le prolongement de la première portion 312 en direction de l’extrémité libre 309. Lorsque la lame 301a est précontrainte, mais en l’absence d’interaction avec une broche 202, la deuxième portion 313 fait, avec l’axe central C, un angle α compris entre 6 degrés et 12 degrés, et est par exemple préférentiellement de 9 degrés (voir figure 8B). Autrement dit, lorsque les lames 308 sont considérées de leur surface de contact 314 vers le culot 307, les lames forment un angle aigu α avec la direction d’insertion. Par exemple, cette deuxième portion 313 a une longueur comprise entre 4 et 8 millimètres, et est par exemple préférentiellement de 5,6 millimètres. La jonction entre les première 312 et deuxième 313 portions joue un rôle de charnière. Autrement dit, lorsque la broche 202 d’un contact mâle est insérée entre les lames 308 d’un contact femelle 301a, la longueur de la deuxième portion 313 est telle que la deuxième portion 313 forme un levier qui se déforme essentiellement au niveau de la jonction entre les première 312 et deuxième 313 portions. Ce levier permet de maîtriser l’effort d’insertion et la force de contact entre la lame 308 et une broche 202 de contact mâle.
Chaque lame 308 comporte également une troisième portion 315 située dans le prolongement de la deuxième portion 313, en direction de l’extrémité libre 309.
Lorsque la lame 301a est précontrainte, mais en l’absence d’interaction avec une broche 202, la troisième portion 315 fait, avec la direction d’insertion, un angle général β compris entre 10 et 20 degrés, et est par exemple préférentiellement de 15 degrés.
Chaque lame 308 comporte également une quatrième portion 316 située dans le prolongement de la troisième portion 315, en direction de l’extrémité libre 309. Lorsque la lame 301a est précontrainte, mais en l’absence d’interaction avec une broche 202, cette quatrième portion 316 s’étend essentiellement parallèlement à la direction d’insertion. Par exemple, cette quatrième portion 316 a une longueur comprise entre 0,75 et 1,5 millimètres, et est par exemple préférentiellement de 1 millimètre. La quatrième portion 316 est munie d’un chanfrein 317 au niveau de l’extrémité libre 309 (voir figure 6). Ce chanfrein 317 correspond à une surface essentiellement inclinée par rapport à l’axe central C et orientée vers l’intérieur de l’alvéole 302, et plus précisément en faisant un angle aigu avec l’axe central C.
La surface de contact 314 de chaque lame 308 sur la broche 202 est convexe et essentiellement orientée l’espace de réception de la broche 202 entre les lames 308. Autrement dit, la courbure de cette surface est globalement dirigée vers l’axe central C. Plus précisément, chaque lame 308 est courbée vers l’axe central C au niveau de la jonction entre les deuxième 313 et troisième 315 portions (voir figure 6).
Comme représenté sur la figure 5, chaque alvéole 302 a une forme essentiellement tubulaire, cylindrique de révolution autour de l’axe central C. Elle est reliée par sa surface cylindrique 302a externe au reste de l’élément frontal 303b du boîtier 303. Elle présente, vers l’avant, une paroi frontale 302b.
La paroi frontale 302b comporte une ouverture frontale 302c essentiellement circulaire. Autrement dit, la paroi frontale 302b s’étend en périphérie de l’ouverture frontale 302c. La paroi frontale 302b s’étend essentiellement perpendiculairement à l’axe central C. Un rebord 302d venu de matière avec la paroi frontale 302b s’étend de la paroi frontale 302b vers l’intérieur de l’alvéole 302 essentiellement parallèlement à l’axe central C. Le rebord 302d forme un tube cylindrique de révolution autour de l’axe central C. La paroi de ce tube est continue sur 360°. La surface interne de ce tube forme ainsi une surface de guidage permettant de guider la broche 202 du contact mâle entre les lames 308 lors de l’accouplement des contacts mâle et femelle (voir figures 5 et 8B par exemple).
Ainsi, comme représenté sur la figure 7, une rainure 302e est ménagée entre la paroi 302f cylindrique de l’alvéole 302 et le rebord 302d. Le fond de cette rainure est fermé par la paroi frontale 302b. La dimension A de la rainure perpendiculaire à l’axe central C, entre le rebord 302d et la surface interne 302g de l’alvéole 302 est inférieure à deux fois l’épaisseur maximale de la lame 308, cette épaisseur étant mesurée, perpendiculairement à l’axe central C, au niveau d’une portion 316 de la lame 308, logée dans la rainure 302e. Autrement, la largeur A de la rainure 302e est inférieure à deux fois l’épaisseur de la matière qui y est introduite. La largeur A de la rainure 302e est relativement faible, mais suffisante pour recevoir l’extrémité libre 309 de la lame 308. Ainsi, il est possible de former le rebord 302d sans changer le volume occupé par l’alvéole 302 (c’est-à-dire la cavité et sa paroi), par rapport à celui des connecteurs de l’art antérieur.
Le rebord 302d comporte un chanfrein 318. Ce chanfrein 318 correspond à une surface essentiellement inclinée par rapport à l’axe central C, et orientée vers l’extérieur de l’alvéole 302. Dans l’exemple illustré sur la figure 7, cette surface est arrondie, mais elle pourrait être plane.
La mise en place d’un contact femelle 301a dans son alvéole 302 respective, se fait par insertion de celle-ci par la face arrière 303b1 de l’élément frontal 303b (voir figure 3).
La portion de connexion 305 est insérée dans l’alvéole 302 dans laquelle elle est guidée par la surface interne de la paroi de l’alvéole 302. Lors de cette insertion, que les chanfreins 317, 318 respectifs des lames 308 et du rebord 302d sont en vis et se touchent, les chanfreins 317, 318 glissent l’un sur l’autre, chaque lame 308 est déformée et son extrémité libre 309 pénètre à l’intérieur de la rainure 302e, pour venir reposer, par sa surface dirigée vers l’axe central C, sur le rebord 302d. Chaque lame 308 est ainsi placée en précontrainte sur le rebord 302d, la force Fpc de précontrainte étant essentiellement perpendiculaire à la direction longitudinale et dirigée vers l’extérieur de l’alvéole 302 (voir figure 8B).
Lorsque les connecteurs mâle et femelle sont accouplés, chaque broche 202 de contact mâle du connecteur mâle pénètre dans une alvéole 302 du connecteur femelle 300, à travers la paroi frontale 302b, puis entre les lames 308 de chaque contact femelle 301a.
Lors de l’accouplement des connecteurs mâle et femelle 300, sur une certaine distance d’insertion depuis l’ouverture frontale 302c, la broche 202 n’entre pas nécessairement en contact avec une lame 308. Puis l’extrémité libre de la broche 202 atteint la zone de chaque lame voisine d’une surface de contact 314. Lorsqu’une broche 202 entre en contact avec une lame 308, l’extrémité libre 309 de la lame est soulevée du rebord 302d d’une distance inférieure ou égale à l’épaisseur maximum de la portion 316 de la lame 308 placée dans la rainure 302e. Par exemple, l’extrémité libre 309 de la lame 308 est soulevée du rebord d’une distance inférieure ou égale à 100 micromètres, et préférentiellement inférieure ou égale à 50 micromètres.
L’insertion de la broche 202 entre les lames 308 est poursuivie jusqu’à l’accouplement complet des connecteurs mâle et femelle 300. La distance D sur laquelle la lame 308 glisse sur la broche 202 est inférieure ou égale à 70%, et préférentiellement inférieure ou égale à 50%, de la distance E séparant l’extrémité libre de la lame, de l’extrémité libre de la broche, lorsque les connecteurs mâle et femelle sont accouplés (Voir figure 9B). Par exemple, pour un ensemble de connexion selon l’invention, la distance D est égale à 2 millimètres.
A titre de comparaison, la figure 9A représente également, pour un ensemble de connexion de l’art antérieur, la distance D sur laquelle la lame 308 glisse sur la broche 202 et la distance E séparant l’extrémité libre de la lame 308, de l’extrémité libre de la broche 202. Dans ce cas, on voit que la distance D sur laquelle la lame 308 glisse sur la broche 202 est supérieure à 50% de la distance E séparant l’extrémité libre de la lame 308, de l’extrémité libre de la broche 202, lorsque les connecteurs mâle et femelle 300 sont accouplés. Par exemple, pour un ensemble de connexion de l’art antérieur, la distance D est égale à 4 millimètres. La distance E est identique pour un ensemble de connexion de l’art antérieur et pour un ensemble de connexion selon l’invention. Par exemple, la distance E est égale à 10 millimètres.
Or deux millimètres de frottement en moins lors d’une connexion ou d’une déconnexion permettent d’éviter 56 mètres de distance de frottement, et donc d’usure, au cours des 14000 cycles de connexion/déconnexion que l’ensemble de connexion doit, à minima, subir pendant sa durée de vie.
Un autre avantage de l’invention tient à la moindre énergie nécessaire lors de l’insertion d’une broche 202 d’un contact mâle entre les lames 308 d’un contact femelle. Ceci est illustré par la figure 10. Sur cette figure, on remarque qu’avec un contact à lame non-précontrainte (comme sur les figures 81 et 9A), la force d’insertion augmente progressivement depuis 0, lorsque la broche entre en contact avec la lame, jusqu’à un maximum M. Par contre, pour un contact à lame précontrainte, la broche entre en contact plus tardivement avec la lame puisque la lame est plus éloignée de l’axe central. Cependant, dès que la broche entre en contact avec la lame, la force d’insertion est identique à celle obtenue, avec une lame non-précontrainte, pour la même profondeur d’insertion. Néanmoins, le fait d’avoir un frottement sur une moindre distance permet d’économiser l’énergie correspondant à la différence des aires sous chacune des courbes respectivement (surface hachurée sur la figure 10).
Le mode de réalisation décrit ci-dessus correspond à un ensemble de connexion comprenant un connecteur femelle avec un contact femelle fabriqué à partir d’une découpe dans un feuillet de matériau conducteur. Mais, la mise sous précontrainte d’une lame de contact femelle, conformément à l’invention, peut être réalisée également selon l’invention à partir d’un contact usiné.

Claims (9)

  1. Procédé de montage d’un contact femelle (301a) dans un boîtier (303) de connecteur femelle (300), dans lequel on fournit
    - un contact femelle (301a) constitué d’un élément électriquement conducteur comprenant une portion de connexion (305), comprenant au moins une lame (308) s’étendant parallèlement à une direction longitudinale, entre un culot (307) auquel est rattachée la lame (308) et une extrémité libre (309),
    - un boîtier (303) constitué d’un matériau diélectrique et comportant une alvéole (302) pour loger le contact femelle (301a), cette alvéole (302) comportant une ouverture frontale (302c) destinée à l’insertion d’une broche (202) de contact mâle pour sa connexion avec le contact femelle (301a), le boîtier (303) comportant en outre un rebord (302d) à proximité de l’ouverture frontale (302c),
    caractérisé par le fait le contact femelle (301a) est introduit dans l’alvéole (302) essentiellement parallèlement à la direction longitudinale, et la lame (308) est placée en précontrainte sur le rebord (302d), la force de précontrainte (Fpc) étant essentiellement perpendiculaire à la direction longitudinale et dirigée vers l’extérieur de l’alvéole (302).
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’extrémité libre (309) de la lame (308) est logée dans une rainure (302e) délimitée, dans sa dimension perpendiculaire à la direction longitudinale, par le rebord (302d) et par une surface interne de l’alvéole (302), cette dimension étant inférieure à deux fois l’épaisseur maximale de la lame (308), cette épaisseur étant mesurée, perpendiculairement à la direction longitudinale, au niveau d’une portion de la lame (308) logée dans la rainure (302e).
  3. Connecteur femelle comportant un boîtier (303) et au moins un contact femelle (301a) logé dans ce boîtier (303),
    - le contact femelle (301a) étant constitué d’un élément électriquement conducteur comprenant une portion de connexion (305), la portion de connexion (305) comprenant au moins une lame (308) s’étendant parallèlement à une direction longitudinale, entre un culot (307) auquel est rattachée la lame (308) et une extrémité libre (309) ayant une épaisseur délimitée par deux surfaces,
    - le boîtier (303) étant constitué d’un matériau diélectrique et comportant une alvéole (302) dans laquelle le contact femelle (301a) est logé, cette alvéole (302) comportant une ouverture frontale (302c) destinée à l’insertion d’une broche (202) de contact mâle pour sa connexion avec le contact femelle (301a), le boîtier (303) comportant d’une part, une paroi frontale (302b) située en périphérie de l’ouverture frontale (302c) et s’étendant essentiellement perpendiculairement à la direction longitudinale, devant l’extrémité libre (309) selon une direction parallèle à la direction longitudinale et, d’autre part, un rebord (302d) venu de matière avec la paroi frontale (302b) et s’étendant vers l’intérieur de l’alvéole (302) essentiellement parallèlement à la direction longitudinale, la lame (308) reposant sur le rebord (302d) au niveau, ou à proximité, de son extrémité libre (309), par sa surface dirigée vers l’intérieur de l’alvéole (302),
    caractérisé par le fait qu’au moins l’un des éléments choisis parmi le rebord (302d) et l’extrémité libre (309) de la lame (308) comporte un chanfrein (317, 318), ce chanfrein (318) correspondant à une surface inclinée par rapport à la direction longitudinale et orientée vers l’extérieur de l’alvéole (302) lorsqu’il est porté par le rebord (302d) et à une surface inclinée par rapport à la direction longitudinale et orientée vers l’intérieur de l’alvéole (302) lorsqu’il est porté par la lame (308).
  4. Connecteur femelle selon la revendication 3, dans lequel l’extrémité libre (309) de la lame (308) est placée dans une rainure (302e) délimitée au moins partiellement par la paroi frontale (302b) et le rebord (302d), et dont la dimension maximale mesurée selon une direction parallèle à l’épaisseur de cette extrémité libre (309) est inférieure à deux fois l’épaisseur maximum de cette extrémité libre (309).
  5. Connecteur femelle selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le rebord (302d) présente une forme essentiellement cylindrique de révolution autour de la direction longitudinale.
  6. Connecteur femelle selon la revendication 5, dans lequel le rebord (302d) forme un tube dont la paroi cylindrique est continue autour de la direction longitudinale
  7. Ensemble de connexion comprenant
    - un connecteur femelle (301a) selon l’une des revendications 3 à 6 et dans lequel l’extrémité libre (309) de la lame (308) est placée sur le rebord (302d), dans une rainure (302e), et
    - un connecteur mâle muni d’une broche (202) destinée à être connectée au contact femelle (301a) lors de son insertion dans l’alvéole (302) par l’ouverture frontale (302c),
    dans lequel lorsque les connecteurs mâle et femelle (301a) sont accouplés, l’extrémité libre (309) de la lame (308) est soulevée du rebord (302d) d’une distance inférieure ou égale à l’épaisseur maximum de la portion de la lame (308) placée dans la rainure (302e).
  8. Ensemble de connexion selon la revendication 7, dans lequel lorsque les connecteurs mâle et femelle (301a) sont accouplés, l’extrémité libre (309) de la lame (308) est soulevée du rebord d’une distance inférieure ou égale à 100 micromètres, et préférentiellement inférieure ou égale à 50 micromètres.
  9. Ensemble de connexion selon la revendication 7 ou 8, dans lequel, lors de l’accouplement des connecteurs mâle et femelle (301a) et jusqu’à un accouplement complet de ceux-ci, la distance sur laquelle la lame (308) glisse sur la broche (202) est inférieure ou égale à 70%, et préférentiellement inférieure ou égale à 50%, de la distance séparant l’extrémité libre (309) de la lame (308), de l’extrémité libre de la broche (202), lorsque les connecteurs mâle et femelle (301a) sont accouplés.
    Titre . Procédé de montage d’un connecteur femelle de puissance à lame de contact précontrainte
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