WO2010026331A1 - Assemblage electrique et mecanique obtenu par rivetage autogene - Google Patents

Assemblage electrique et mecanique obtenu par rivetage autogene Download PDF

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Didier Denerf
Philippe Fortanier
Christophe Lequeux
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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
    • H01R4/06—Riveted connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for forming connections by deformation, e.g. crimping tool

Definitions

  • the present invention relates, in general, both the field of metalworking and that of electrical equipment.
  • the invention relates to an electrical and mechanical assembly of a wire conductor and a flat conductor, the flat conductor extending at least partially in a median plane.
  • the invention which is in this context, aims to propose an electrical and mechanical assembly of two conductors which, without requiring the use of two thicknesses of the flat conductor, is nonetheless obtained autogenously, that is to say say without input of external matter.
  • the assembly of the invention is essentially characterized in that the flat conductor is pierced by a light and that the wire conductor consists of a single wire and riveted to the flat conductor by stamping this wire conductor through the flat conductor lumen.
  • the assembly of the invention is obtained not by plastic deformation of the flat conductor, but by plastic deformation of the wire conductor.
  • the light takes the form of a polygonal window.
  • the window has a plurality of edges including a first edge, a second edge, and at least one other edge, the first and second edges being longer than each other edge.
  • the wired conductor prefferably to be applied to a first face of the conductor flat and traverses the light in a direction transverse to the flat conductor, oriented from the first face of this flat conductor towards its second face, and that the wire conductor overflows at least the first and second edges of the window on the side of the second face of the flat conductor.
  • first and second edges of the window are opposite to each other, and that the window is elongated along the length of the wire conductor.
  • the quality of the assembly of the invention can be further improved by providing that each other edge of the window partially conforms to the outer shape of the wire conductor prior to stamping.
  • the light is rectangular.
  • the wire conductor may typically consist of a copper wire of initially circular section, and the flat conductor may advantageously be made of brass.
  • Figure 1 is a perspective view of a wire conductor and a flat conductor, these conductors being used to produce an assembly according to the invention and observed before assembly;
  • Figure 2 is a perspective view of two assemblies according to the invention and the respective flat conductors provide two different faces to the view;
  • FIGS. 3A to 3C are partial schematic views on an enlarged scale, respectively in perspective, in axial and face section, of a flat conductor that can be used to produce an assembly according to the invention
  • FIG. 4 is a diagrammatic perspective view in section of a wire conductor, a flat conductor and a tool, these elements being usable for producing an assembly according to the invention, and this set of elements being observed before realization of this assembly;
  • FIG. 5 is a schematic perspective view in section of a wire conductor, a flat conductor and a tool, this assembly being observed after completion of the assembly;
  • FIG. 6 is a schematic perspective view in section of a wire conductor and a flat conductor assembled according to the invention, these conductors being observed at a first angle of incidence;
  • FIG. 7 is a schematic perspective view in section of a wire conductor and a flat conductor assembled according to the invention, these conductors being observed at a second angle of incidence.
  • the invention relates to an electrical and mechanical assembly made by means of a wire conductor 1 and a flat conductor 2, the flat conductor 2 extending at least partially in a median plane P (FIG. 3A).
  • the flat conductor 2 is pierced with a light 20 and the wire conductor 1 consists of a single wire, for example of initially circular section.
  • the wire conductor 1 is riveted autogenously, that is to say without adding material, on the flat conductor 2 by stamping this wire conductor 1 through the light 20 of the flat conductor 2.
  • the light 20 takes the form of a window of polygonal shape, and for example of rectangular shape.
  • This window 20 thus has a plurality of edges such as 201a, 201b, 202a and 202b, in this case four in number, the edges 201a and 201b being longer than the other two edges 202a and 202b.
  • the wire conductor 1 which is applied on a face 21 of the flat conductor 2 defining the upper face in FIGS. 3A and 3C, passes through the lumen 20 in a direction Z transverse to the flat conductor 2, oriented from the upper face 21 of this conductor towards its lower face 22, that is to say towards the bottom and the right in the figure
  • the wired conductor 1 overflows at least the longest edges, 201a and 201b, the window 20, the side of the lower face 22 of the flat conductor 2.
  • the window 20 is rectangular, the longer edges of this window, 201a and 201b, are opposite to each other.
  • this window 20 is elongated along the length of the wire conductor 1, so that the longer edges 201a and 201b of this window 20 extend parallel to the longitudinal axis of the wire conductor 1.
  • the other two edges 202a and 202b of the window 20 it is also advantageous to provide for the other two edges 202a and 202b of the window 20 to partially match the initial external shape of the wire conductor 1, and in this case of partially cylindrical shape.
  • the wire conductor 1 is made of a material as ductile and conductive as possible, typically copper.
  • the flat conductor 2 is preferably made of a material having a good electrical conductivity but a higher mechanical strength and elasticity than the wire conductor, for example brass.
  • FIGS. 4 and 5 illustrate the use of a tool that can be used to produce an assembly according to the invention, this tool comprising a die 31, a blank press 32 and a punch 33.
  • the lower face 22 of the flat conductor 2 is placed on the die 31 which has clearances 310 facing and below the longer edges 201a and 201b of the window 20.
  • the wire conductor 1 is then placed on the upper face 21 of the flat conductor 2, then the blank 32 is deposited on the flat conductor 2 and around the wire conductor 1 in the area where the assembly is to be made, this press blank to prevent lateral creep of the wire conductor 1.
  • the punch 33 is applied to the wire conductor 1 through a well of the blank press 32 so as to locally deform the wire conductor 1 and to make it flow through the window 20 of the flat conductor 2, direction of the clearances 310 of the matrix.
  • FIGS 6 and 7 illustrate the result of this operation after removal of the tool 31, 32 and 33.

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)

Abstract

L'invention concerne un assemblage électrique et mécanique d'un conducteur filaire (1) et d'un conducteur plat (2), le conducteur plat (2) s'étendant au moins partiellement dans un plan médian. Selon l'invention, le conducteur plat (2) est percé d'une lumière (20) et le conducteur filaire (1) est constitué d'un seul fil et riveté de façon autogène sur le conducteur plat (2) par emboutissage de ce conducteur filaire (1) à travers la lumière (20) du conducteur plat (2).

Description

ASSEMBLAGE ELECTRIQUE ET MECANIQUE OBTENU PAR RIVETAGE AUTOGENE.
La présente invention concerne, de façon générale, à la fois le domaine du travail des métaux et celui des appareillages électriques.
Plus précisément, l'invention concerne un assemblage électrique et mécanique d'un conducteur filaire et d'un conducteur plat, le conducteur plat s 'étendant au moins partiellement dans un plan médian.
Bien que l'assemblage électrique de deux conducteurs électriques par déformation plastique soit connu comme une alternative avantageuse au soudage, cette pratique n'a jusqu'à présent été envisagée que dans le cas où le conducteur filaire pouvait être enserré entre deux épaisseurs du conducteur plat, dont l'une au moins est déformée de façon plastique.
Un premier exemple de cette technique est donné dans le document de brevet FR 2 736 471, qui propose de déformer simultanément par emboutissage les deux épaisseurs du conducteur plat, suivant une technique connue de l'homme du métier sous l'appellation de "clinchage".
Un deuxième exemple de cette technique est donné dans le document de brevet DE 10 2006 013 347, qui propose de déformer le conducteur plat de manière à l'enrouler autour du conducteur filaire, et à sertir ce dernier en l'emprisonnant dans le conducteur plat déformé.
Un troisième exemple de cette technique est donné dans le document de brevet EP 0 634 810, selon lequel le conducteur plat est découpé et déformé pour constituer deux nappes définissant entre elles un tunnel à l'intérieur duquel est inséré le conducteur filaire, les deux nappes de ce conducteur plat étant ensuite à nouveau déformées pour enserrer le conducteur filaire.
L'invention, qui se situe dans ce contexte, a pour but de proposer un assemblage électrique et mécanique de deux conducteurs qui, sans requérir l'emploi de deux épaisseurs du conducteur plat, soit néanmoins obtenu de façon autogène, c'est-à-dire sans apport de matière externe .
A cette fin, l'assemblage de l'invention, par ailleurs conforme au préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le conducteur plat est percé d'une lumière et en ce que le conducteur filaire est constitué d'un seul fil et riveté sur le conducteur plat par emboutissage de ce conducteur filaire à travers la lumière du conducteur plat.
Ainsi, contrairement à ce que décrivent les documents d'art antérieur précédemment évoqués, l'assemblage de 1 ' invention est obtenu non pas par déformation plastique du conducteur plat, mais par déformation plastique du conducteur filaire.
De préférence, la lumière prend la forme d'une fenêtre de forme polygonale.
Par exemple, la fenêtre présente une pluralité de bords incluant un premier bord, un deuxième bord, et au moins un autre bord, les premier et deuxième bords étant plus longs que chaque autre bord.
II est alors judicieux de prévoir que le conducteur filaire soit appliqué sur une première face du conducteur plat et traverse la lumière dans une direction transversale au conducteur plat, orientée de la première face de ce conducteur plat vers sa deuxième face, et que le conducteur filaire déborde au moins des premier et deuxième bords de la fenêtre du côté de la deuxième face du conducteur plat.
Il est par ailleurs avantageux de prévoir que les premier et deuxième bords de la fenêtre soient opposés l'un à l'autre, et que la fenêtre soit allongée suivant la longueur du conducteur filaire.
La qualité de l'assemblage de l'invention peut encore être améliorée en prévoyant que chaque autre bord de la fenêtre épouse partiellement la forme externe que présente le conducteur filaire avant emboutissage.
Dans le mode de réalisation le plus facile à mettre en œuvre, la lumière est rectangulaire.
Le conducteur filaire peut typiquement être constitué d'un fil de cuivre de section initialement circulaire, et le conducteur plat peut avantageusement être réalisé en laiton .
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un conducteur filaire et d'un conducteur plat, ces conducteurs étant utilisables pour réaliser un assemblage conforme à l'invention et observés avant assemblage ; la figure 2 est une vue en perspective de deux assemblages conformes à l'invention et dont les conducteurs plats respectifs offrent à la vue deux faces différentes ;
les figures 3A à 3C sont des vues schématiques partielles à échelle agrandie, respectivement en perspective, en coupe axiale et de face, d'un conducteur plat utilisable pour réaliser un assemblage conforme à l'invention ;
- la figure 4 est une vue schématique en perspective et en coupe d'un conducteur filaire, d'un conducteur plat et d'un outil, ces éléments étant utilisables pour réaliser un assemblage conforme à l'invention, et cet ensemble d'éléments étant observé avant réalisation de cet assemblage ;
- la figure 5 est une vue schématique en perspective et en coupe d'un conducteur filaire, d'un conducteur plat et d'un outil, cet ensemble étant observé après réalisation de l'assemblage ;
- la figure 6 est une vue schématique en perspective et en coupe d'un conducteur filaire et d'un conducteur plat assemblés conformément à l'invention, ces conducteurs étant observés suivant un premier angle d' incidence ; et
- la figure 7 est une vue schématique en perspective et en coupe d'un conducteur filaire et d'un conducteur plat assemblés conformément à l'invention, ces conducteurs étant observés suivant un deuxième angle d'incidence.
Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un assemblage électrique et mécanique réalisé au moyen d'un conducteur filaire 1 et d'un conducteur plat 2, le conducteur plat 2 s 'étendant au moins partiellement dans un plan médian P (figure 3A) .
Comme le montrent les figures 1 et 3A à 3B, le conducteur plat 2 est percé d'une lumière 20 et le conducteur filaire 1 est constitué d'un seul fil, par exemple de section initialement circulaire.
Comme le montrent par ailleurs les figures 2 et 4 à 7, le conducteur filaire 1 est riveté de façon autogène, c'est- à-dire sans apport de matière, sur le conducteur plat 2 par emboutissage de ce conducteur filaire 1 à travers la lumière 20 du conducteur plat 2.
Dans le mode de réalisation préféré, qui correspond aux figures, la lumière 20 prend la forme d'une fenêtre de forme polygonale, et par exemple de forme rectangulaire.
Cette fenêtre 20 présente donc une pluralité de bords tels que 201a, 201b, 202a et 202b, en l'occurrence au nombre de quatre, les bords 201a et 201b étant plus longs que les deux autres bords 202a et 202b.
Après la réalisation de l'assemblage, le conducteur filaire 1, qui est appliqué sur une face 21 du conducteur plat 2 définissant la face supérieure sur les figures 3A et 3C, traverse la lumière 20 dans une direction Z transversale au conducteur plat 2, orientée de la face supérieure 21 de ce conducteur vers sa face inférieure 22, c'est-à-dire vers le bas et la droite sur la figure
3A.
Pour pouvoir réaliser une liaison à haute résistance mécanique et faible résistance électrique, le conducteur filaire 1 déborde au moins des bords les plus longs, 201a et 201b, de la fenêtre 20, du côté de la face inférieure 22 du conducteur plat 2.
Comme, dans le mode de réalisation illustré, la fenêtre 20 est rectangulaire, les bords les plus longs de cette fenêtre, 201a et 201b, sont opposés l'un à l'autre.
En outre, cette fenêtre 20 est allongée suivant la longueur du conducteur filaire 1, de sorte que les bords les plus longs 201a et 201b de cette fenêtre 20 s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal du conducteur filaire 1.
Comme le montre encore la figure 3A, il est également avantageux de prévoir que les deux autres bords 202a et 202b de la fenêtre 20 épousent partiellement la forme initiale externe du conducteur filaire 1, et en l'occurrence de forme partiellement cylindrique.
Le conducteur filaire 1 est réalisé dans un matériau aussi ductile et conducteur que possible, typiquement en cuivre .
En revanche, le conducteur plat 2 est de préférence réalisé dans un matériau présentant une bonne conductibilité électrique mais une résistance mécanique et une élasticité supérieures à celles du conducteur filaire, par exemple en laiton.
Les figures 4 et 5 illustrent l'utilisation d'un outil susceptible d'être mis en œuvre pour réaliser un assemblage conforme à l'invention, cet outil comprenant une matrice 31, un presse-flan 32 et un poinçon 33.
Tout d'abord (figure 4), la face inférieure 22 du conducteur plat 2 est placée sur la matrice 31 qui présente des dégagements 310 en regard et en-dessous des bords les plus longs 201a et 201b de la fenêtre 20.
Le conducteur filaire 1 est ensuite placé sur la face supérieure 21 du conducteur plat 2, puis le presse-flan 32 est déposé sur le conducteur plat 2 et autour du conducteur filaire 1 dans la zone où doit être effectué l'assemblage, ce presse-flan ayant pour fonction d'éviter le fluage latéral du conducteur filaire 1.
Enfin (figure 5) , le poinçon 33 est appliqué sur le conducteur filaire 1 à travers un puits du presse-flan 32 de manière à déformer localement le conducteur filaire 1 et à le faire fluer à travers la fenêtre 20 du conducteur plat 2, en direction des dégagements 310 de la matrice.
Les figures 6 et 7 illustrent le résultat de cette opération après le retrait de l'outil 31, 32 et 33.

Claims

REVENDICATIONS
1. Assemblage électrique et mécanique d'un conducteur filaire (1) et d'un conducteur plat (2), le conducteur plat (2) s 'étendant au moins partiellement dans un plan médian (P), caractérisé en ce que le conducteur plat (2) est percé d'une lumière (20) et en ce que le conducteur filaire (1) est constitué d'un seul fil et riveté sur le conducteur plat (2) par emboutissage de ce conducteur filaire (1) à travers la lumière (20) du conducteur plat
(2) .
2. Assemblage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la lumière (20) prend la forme d'une fenêtre de forme polygonale.
3. Assemblage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la fenêtre (20) présente une pluralité de bords (201a, 201b, 202a, 202b) incluant un premier bord (201a), un deuxième bord (201b) , et au moins un autre bord (202a, 202b) , et en ce que les premier et deuxième bords (201a, 201b) sont plus longs que chaque autre bord (202a, 202b) .
4. Assemblage suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le conducteur filaire (1) est appliqué sur une première face (21) du conducteur plat (2) et traverse la lumière (20) dans une direction (Z) transversale au conducteur plat (2), orientée de la première face (21) du conducteur plat (2) vers sa deuxième face (22), et en ce que le conducteur filaire (1) déborde au moins des premier et deuxième bords (201a, 201b) de la fenêtre (20) du côté de la deuxième face (22) du conducteur plat (2) .
5. Assemblage suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 3, caractérisé en ce que les premier et deuxième bords (201a, 201b) de la fenêtre (20) sont opposés l'un à l'autre.
6. Assemblage suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la fenêtre (20) est allongée suivant la longueur du conducteur filaire (1) .
7. Assemblage suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 3, caractérisé en ce que chaque autre bord (202a, 202b) de la fenêtre (20) épouse partiellement la forme externe que présente le conducteur filaire (1) avant emboutissage.
8. Assemblage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lumière (20) est rectangulaire .
9. Assemblage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conducteur filaire (1) est en cuivre.
10. Assemblage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conducteur plat (2) est en laiton.
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