WO2014195607A1

WO2014195607A1 - Dispositif pour assembler a la chaine un connecteur haute tension a broches pivotantes

Info

Publication number: WO2014195607A1
Application number: PCT/FR2014/051229
Authority: WO
Inventors: Thierry Leroux; Sylvain GARDEZ
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2013-06-04
Filing date: 2014-05-26
Publication date: 2014-12-11
Anticipated expiration: 2015-12-04
Also published as: KR20160015330A; CN105393414B; CN105393414A; FR3006509B1; KR101968541B1; FR3006509A1

Abstract

La présente invention concerne un dispositif pour assembler à la chaîne un connecteur comportant au moins deux broches de contact pivotantes, chaque broche comportant un terminal dont l'extrémité est aplatie et percée d'un orifice accueillant un insert taraudé apte à recevoir une vis de serrage,chaque insert taraudé formant un épaulement sur ladite extrémité aplatie. Le dispositif comporte une base plane en matériau électriquement isolant supportant des moyens de fixation de chaque broche, ces moyens étant disposés de telle sorte que l'extrémité aplatie du terminal de ladite broche prend appui sur la base plane pour empêcher la rotation de ladite broche, les extrémités des vis de serrage ainsi que les épaulements formés par les inserts taraudés étant accueillis dans des orifices percés dans la base plane. Le dispositif comporte également au moins une cloison en matériau isolant électriquement disposée de telle sorte que les broches ne peuvent être mises en contact par l'intermédiaire de la vis de serrage ou par un outil de serrage de ladite vis lorsque les extrémités aplaties de leurs terminaux prennent appui sur la base plane. La cloison comporte des moyens de limitation de la hauteur d'empilement des contacteurs à une hauteur prédéterminée.

Description

DISPOSITIF POUR ASSEMBLER A LA CHAINE UN CONNECTEUR HAUTE TENSION A BROCHES PIVOTANTES

La présente invention concerne le domaine des connecteurs pour les applications hautes tensions. Elle s'applique notamment, mais pas exclusivement, aux batteries de traction pour véhicules automobiles.

Les applications impliquant des courants à des tensions et des intensités élevées, de l'ordre de 400 volts et 250 ampères par exemple, nécessitent l'utilisation de connecteurs spéciaux assurant un niveau élevé de qualité des contacts, notamment en termes de surface de contact. Ainsi, pour maximiser la surface de contact, des connecteurs du commerce comportent des broches pivotantes à extrémités aplaties comportant des orifices taraudés, de manière à conformer quasiment parfaitement les plans d'interface de connexion par serrage. Un exemple d'un tel connecteur selon l'art antérieur sera détaillé dans la suite de la présente demande.

Un inconvénient d'un tel connecteur est que ses broches peuvent pivoter inopinément pendant le transport ou durant la manipulation par un opérateur sur une chaîne d'assemblage, de telle sorte qu'il peut devenir impossible d'assembler à la chaîne le connecteur, entraînant au minimum une baisse du rendement de la chaîne d'assemblage, d'éventuelles retouches, voire même des défauts. Un autre inconvénient d'un tel connecteur est que ses broches sont très proches l'une de l'autre : la chute d'un outil ou d'une vis de serrage peut mettre en contact les deux broches et provoquer un court-circuit entraînant la destruction du connecteur et faisant courir des risques à l'opérateur. Encore un autre inconvénient d'un tel connecteur est le risque de connexion non sécuritaire, notamment lorsqu'ils doivent être raccordés à des cosses, comme explicité en détails par la suite. L'invention a notamment pour but de pallier les inconvénients précités, notamment de permettre l'assemblage à la chaîne des connecteurs haute tension à broches pivotantes tout en garantissant la sécurité de l'opérateur d'assemblage. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif pour assembler à la chaîne un connecteur comportant au moins deux broches de contact pivotantes, chaque broche comportant un terminal dont l'extrémité est aplatie et percée d'un orifice accueillant un insert taraudé apte à recevoir une vis de serrage, chaque insert taraudé formant un épaulement sur ladite extrémité aplatie. Le dispositif comporte une base plane en matériau électriquement isolant supportant des moyens de fixation de chaque broche, ces moyens étant disposés de telle sorte que l'extrémité aplatie du terminal de ladite broche prend appui sur la base plane pour empêcher la rotation de ladite broche, les extrémités des vis de serrage ainsi que les épaulements formés par les inserts taraudés étant accueillis dans des orifices percés dans la base plane. Le dispositif comporte également au moins une cloison en matériau isolant électriquement disposée de telle sorte que les broches ne peuvent être mises en contact par l'intermédiaire de la vis de serrage ou par un outil de serrage de ladite vis lorsque les extrémités aplaties de leurs terminaux prennent appui sur la base plane. La cloison comporte des moyens de limitation de la hauteur d'empilement des contacteurs à une hauteur prédéterminée.

Préférentiel lement, la hauteur de la cloison peut être supérieure à l'épaisseur cumulée de la tête d'une des vis de serrage, d'un élément de contact comportant un orifice à travers lequel ladite vis de serrage est apte à passer, et de l'extrémité aplatie d'un des terminaux dans l'insert taraudé duquel ladite vis de serrage est apte à être vissée, hors l'épaisseur de l'épaulement formé par ledit insert taraudé sur ladite extrémité aplatie.

Préférentiellement les moyens de limitation de la hauteur d'empilement des contacteurs peuvent inclure une butée faisant saillie perpendiculairement au sommet de la cloison, de sorte que la hauteur prédéterminée soit sensiblement égale au cumul de l'épaisseur de l'extrémité aplatie du terminal, hors l'épaisseur de l'épaulement formé par l'insert taraudé sur ladite extrémité aplatie, et de l'épaisseur de l'élément de contact.

Préférentiellement la cloison peut s'étendre en formant un angle sensiblement droit, la butée pouvant faire saillie dans le secteur aigu formé par ledit angle.

Préférentiellement l'élément de contact peut être une cosse comportant un insert de raccordement.

Préférentiellement, chaque terminal peut comporter en outre une partie cylindrique, les moyens de fixation pouvant inclure des lyres dans lesquelles peuvent se clipser lesdites parties cylindriques.

Préférentiellement le matériau électriquement isolant peut être un matériau plastique. Outre de permettre l'assemblage à la chaîne des connecteurs haute tension à broches pivotantes tout en garantissant la sécurité de l'opérateur d'assemblage, la présente invention a encore pour principal avantage qu'elle peut être mise en œuvre par des technologie classiques et bas coût de moulage des matériaux plastiques.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés qui représentent :

- les figures 1 a et 1 b, par des vues en perspective, respectivement un exemple de connecteur haute tension à broches pivotantes selon l'art antérieur et un exemple de cosses selon l'art antérieur;

- les figures 2a, 2b 2c, 2d et 2e, par différentes vues en perspective et de profil, un exemple de dispositif selon l'invention ;

- les figures 3a et 3b, par des vues en perspective, le même exemple de dispositif selon l'invention assemblé à un connecteur haute tension à broches pivotantes.

La figure 1 a illustre un exemple de connecteur 1 selon l'art antérieur comportant deux broches 1 1 et 12 libres en rotation. Il s'agit d'un modèle commercialisé sous la référence RCS800 par la société FCI. Chacune des broches 1 1 et 12 comporte notamment une base 1 1 1 et 121 respectivement de forme sensiblement cylindrique. Chacune des broches 1 1 et 12 comporte également un terminal 1 12 et 122 respectivement, chacun des terminaux 1 12 et 122 comportant une partie sensiblement cylindrique et une extrémité de forme aplatie. Chacun des terminaux 1 12 et 122 comporte en outre un orifice 1 121 et 1221 respectivement disposé sensiblement au centre de son extrémité aplatie, chacun des deux orifices accueillant un insert taraudé 1 122 et 1222 respectivement, de manière à autoriser le vissage de vis de serrage non illustrées sur la figure 1 . Les inserts taraudés 1 122 et 1222 ont été insérés en force dans les orifices 1 121 et 1221 respectivement par les faces des extrémités aplaties des terminaux 1 12 et 122 respectivement, ces faces étant celles du dessous sur la figure 1 . Ainsi, les inserts taraudés 1 122 et 1222 forment un épaulement cylindrique sur cette face des extrémités aplaties des terminaux 1 12 et 122 respectivement par laquelle elles ont été introduites. Les vis doivent être vissées dans les inserts 1 122 et 1222 par la face opposée des extrémités aplaties des terminaux 1 12 et 122 respectivement, c'est-à-dire les faces du dessus sur la figure 1 a où les inserts taraudés ne forment aucun épaulement. Ainsi, le couple de serrage des vis tend à fiabiliser l'insertion des inserts 1 122 et 1222 dans les orifices 1 121 et 1221 respectivement. Les broches 1 1 et 12 sont disposées de telle sorte que leurs axes respectifs A et Ai2 sont sensiblement parallèles. Comme illustré par la figure 1 , les broches 1 1 et 12 sont aptes à pivoter librement autour de leurs axes respectifs A et Ai₂ dans le sens horaire comme dans le sens antihoraire, de manière à ce que les extrémités aplaties des terminaux 1 12 et 122 puissent se conformer sensiblement à des plans d'interface avec d'autres éléments de connexion non illustrés sur la figure 1 .

Par exemple, dans une application de type batterie multi-modules, le connecteur 1 peut être utilisé pour connecter en série les modules, chaque module regroupant plusieurs cellules électrochimiques de stockage de l'électricité. En effet, les extrémités aplaties des terminaux 1 12 et 122 peuvent se conformer sensiblement à des plans d'interface de cosses établissant la connexion entre les modules d'une batterie. De telles cosses peuvent être du type de la cosse 3 illustrée sur la figure 1 b, comportant une extrémité plate 31 formant le plan d'interface, au centre duquel est disposé un orifice 32 et un insert métallique 33 permettant de raccorder par sertissage la cosse 3 à un câble tressé non représenté sur la figure 1 b. Dans un premier temps, les extrémités aplaties de chacun des terminaux 1 12 et 122 peuvent être positionnées au contact « lâche » des extrémités plates 31 de deux cosses du type de la cosse 3 respectivement. Dans un deuxième temps, deux vis de serrage passent dans les orifices 32 des deux cosses du type de la cosse 3 pour venir se visser dans les inserts taraudés 1 122 et 1222 respectivement. Ainsi, les extrémités aplaties des terminaux 1 12 et 122 se conforment quasiment parfaitement aux plans d'interface 31 des deux cosses du type de la cosse 3 par serrage des vis, permettant le passage en toute sécurité d'un courant à haute tension et à haute intensité par maximisation de la surface de contact de contact entre les terminaux 1 12 et 122 et les cosses.

Comme illustré par la figure 1 , la broche 1 1 peut avoir son terminal 1 12 s'étirant sur une plus grande longueur que le terminal 122 de la broche 12, de sorte que le terminal 1 12 et le terminal 122 peuvent être connectés à deux cosses identiques à la cosse 3 disposées perpendiculairement aux axes A et Ai2 respectivement, comme illustré par les figures 3a et 3b qui suivent. Comme déjà abordé précédemment, un premier inconvénient du connecteur 1 selon l'art antérieur est que les broches 1 1 et 12 peuvent pivoter inopinément pendant le transport ou durant la manipulation par un opérateur d'assemblage des modules de batterie (ou de toute autre application d'accueil), de telle sorte qu'il peut devenir impossible d'assembler le connecteur 1 , entraînant au minimum une baisse du rendement de la chaîne d'assemblage, d'éventuelles retouches, voire même des défauts. En particulier, si l'une ou l'autre des broches 1 1 ou 12 pivote autour de son axe A ou Ai₂ respectivement de sensiblement 180°, alors celle-ci se présente en regard de la cosse 3 par la face de son extrémité aplatie 1 12 ou 122 respectivement comportant l'épaulement cylindrique formé par l'insert taraudé 1 122 ou 1222 respectivement. Du même coup, les vis sont introduites puis vissées dans les inserts 1 122 et 1222 par le côté formant un épaulement cylindrique. Par conséquent, le couple de serrage des vis tend, contrairement à ce qui est attendu, à dessertir les inserts taraudés 1 122 et 1222 des orifices 1 121 et 1221 respectivement et donc à diminuer la qualité du contact électrique. Il s'agit d'un inconvénient que la présente invention se propose de résoudre. Un autre inconvénient du connecteur 1 selon l'art antérieur est que les terminaux 1 12 et 122 sont très proches l'un de l'autre, espacés d'une dizaine de millimètres à peine. Par conséquent, la chute d'un outil ou d'une des vis de serrage qui échappe des mains de l'opérateur peut mettre en contact les deux terminaux 1 12 et 122 et provoquer un court-circuit entraînant la destruction du connecteur 1 et faisant courir des risques à l'opérateur. Il s'agit là encore d'un inconvénient que la présente invention se propose de résoudre.

Les figures 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 3a et 3b illustrent un exemple de réalisation d'un dispositif 2 selon la présente invention, le dispositif 2 étant plus particulièrement adapté au connecteur 1 de modèle RCS800 commercialisé par la société FCI. Il faut bien comprendre que cet exemple de réalisation ne doit pas être interprété de manière limitative et que l'invention peut être mise en œuvre avec n'importe quel autre modèle de connecteur à deux broches pivotantes sensiblement parallèles. Le dispositif 2 est entièrement fait dans un ou plusieurs matériaux isolant électriquement, comme par exemple du plastique de type PA66 GF.

Le dispositif 2 comporte une base 21 sensiblement plane. La base 21 supporte deux lyres 22 et 23 disposées de manière à pouvoir être clipsées autour des parties cylindriques des terminaux 1 12 et 122 respectivement, de telle sorte que les extrémités aplaties des terminaux 1 12 et 122 prennent appui sur une même face de la base 21 pour empêcher la rotation des broches 1 1 et 12 respectivement, ceci jusqu'à la mise en place et l'assemblage du connecteur 1 à deux cosses identiques à la cosse 3 déjà illustrée à la figure 1 b et qui seront désignées collectivement « cosses 3 » dans la suite de la présente demande. Le connecteur 1 est assemblé aux cosses 3 grâce à deux vis de serrage 4 sensiblement identiques passant à travers les orifices 32 des cosses 3, une des vis 4 venant se visser dans l'insert taraudé 1 122 dans l'extrémité aplatie du terminal 1 12, l'autre vis 4 venant se visser dans l'insert taraudé 1222 dans l'extrémité aplatie du terminal 122. Des orifices 26 dans la base 21 permettent le passage non seulement des extrémités filetées des vis 4, mais également des épaulements cylindriques formés par les inserts taraudés 1 122 et 1222. Par conséquent le diamètre des orifices 26 est légèrement supérieur au diamètre des épaulements cylindriques formés par les inserts taraudés 1 122 et 1222.

La base 21 supporte également, sur sa face d'appui des extrémités aplaties des terminaux 1 12 et 122, au moins une cloison anti-court-circuit 24 qui s'étend d'un bord à un autre de la base 21 de manière à former une cloison entre les terminaux 1 12 et 122. Dans le présent exemple de réalisation, la cloison anti-court-circuit 24 s'étend en formant un angle sensiblement droit et sépare la base 21 en deux parties dont les surfaces sont du même ordre de grandeur. La cloison anti-court-circuit 24 a une hauteur supérieure aux épaisseurs cumulées d'une cosse 3, de la tête d'une vis de serrage 4 et de la partie aplatie d'un terminal 1 12 ou 122. Dans le présent exemple de réalisation, la cloison anti-court-circuit 24 a une hauteur de l'ordre de 10 millimètres pour une épaisseur de la cosse 3 de l'ordre de 2 millimètres, une épaisseur de la tête d'une vis de serrage 4 de l'ordre de 3 millimètres et de la partie aplatie d'un terminal 1 12 ou 122 de l'ordre de 4 millimètres (hors hauteur de l'épaulement cylindrique formé par l'insert taraudé), soit un cumul de 9 millimètres, ce qui empêche bien tout contact entre les deux terminaux 1 12 et 122 en cas de chute d'un outil ou d'une vis 4 préalablement à son serrage. Dans le présent exemple de réalisation, la base 21 supporte une seconde cloison anti-court-circuit 25 s'étendant le long d'un bord de la base 21 . La seconde cloison anti-court-circuit 25 est sensiblement identique à la première cloison anti-court-circuit 24 et disposée sensiblement parallèlement à cette dernière. La seconde cloison anticourt-circuit 25 limite notamment les risques de contact avec le terminal 1 12 en cas de chute d'un outil. Selon la présente invention, les cloisons anti-court-circuit 24 et 25 comportent chacune une butée de limitation de hauteur d'empilement des contacteurs, ces butées étant référencées 241 et 251 respectivement, le fonctionnement de ces butées étant mieux illustré par les figures 2c et 2e. Dans le présent exemple de réalisation, les butées de limitation de hauteur d'empilement 241 et 251 sont disposées au sommet des cloisons anti-court- circuit 24 et 25 respectivement, où elles font saillie perpendiculairement aux cloisons dans le secteur aigu formé par chacun des angles droits desdites cloisons 24 et 25. Elles forment ainsi un recouvrement angulaire partiel de la base 21 , ne laissant qu'une hauteur verticale h sensiblement égale au cumul de l'épaisseur d'un terminal 1 12 ou 122 (hors hauteur d'un épaulement cylindrique formé par un insert taraudé), c'est-à-dire 4 millimètres, et de l'épaisseur d'une cosse 3, c'est-à-dire 2 millimètres. Dans le présent exemple de réalisation, ce cumul vaut donc sensiblement 6 millimètres.

Ainsi, après avoir clipsé les deux lyres 22 et 23 autour des parties cylindriques des terminaux 1 12 et 122 respectivement, de telle sorte que les extrémités aplaties des terminaux 1 12 et 122 se logent entre la base 21 et les butées de limitation de hauteur d'empilement 251 et 241 respectivement, avec les épaulements cylindriques formés par les inserts taraudés 1 122 et 1222 respectivement insérés dans les orifices 26. Si par inadvertance l'une ou l'autre des broches 1 1 ou 12 a pivoté de sensiblement 180° autour de son axe A ou Ai2, alors l'un ou l'autre des épaulements cylindriques formés par les inserts taraudés 1 122 et 1222 respectivement se retrouve hors de l'orifice 26 du côté de la butée de limitation de hauteur d'empilement 251 ou 241 respectivement. Le plan 31 des cosses 3 ne peut alors pas être inséré entre le terminal 1 12 ou 122 et la butée de limitation de hauteur d'empilement 251 ou 241 respectivement, car l'épaulement cylindrique constitue une hauteur supplémentaire qui empêche de faire glisser la plan 31 sous la butée de limitation de hauteur d'empilement 251 ou 241 .

En résumé, si durant l'assemblage une broche 1 1 ou 12 vient à pivoter de 180° sensiblement, alors le plan d'interface 31 de la cosse 3 ne peut être inséré sous la butée de limitation de hauteur d'empilement et il devient impossible de mettre l'orifice 32 de la cosse 3 en regard d'un insert taraudé 1 122 ou 1222 pour vissage. L'opérateur s'en aperçoit immédiatement et n'a qu'à pivoter la broche de 180° afin de la présenter correctement. Il n'y a donc plus de risque de contact non sécuritaire et donc beaucoup moins de risques de départ d'incendie. Le dispositif 2 selon l'invention peut être mis en place par l'opérateur lors de l'assemblage des modules de batterie et rester à demeure dans le pack batterie. Outre de permettre l'assemblage à la chaîne des connecteurs haute tension à broches pivotantes tout en garantissant la sécurité de l'opérateur d'assemblage ainsi que la sécurisation du contact, l'invention décrite précédemment a encore pour principal avantage que, sur une chaîne d'assemblage, son surcoût est rapidement compensé par des gains de rendement opérationnel.

Claims

REVENDICATIONS

Dispositif (2) pour assembler à la chaîne un connecteur (1 ) comportant au moins deux broches de contact pivotantes (1 1 , 12), chaque broche comportant un terminal (1 12, 122) dont l'extrémité est aplatie et percée d'un orifice (1 121 , 1221 ) accueillant un insert taraudé (1 122, 1222) apte à recevoir une vis de serrage (4), chaque insert taraudé formant un épaulement sur ladite extrémité aplatie, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte une base plane (21 ) en matériau électriquement isolant supportant :

o des moyens de fixation (22, 23) de chaque broche, ces moyens étant disposés de telle sorte que l'extrémité aplatie du terminal de ladite broche prend appui sur la base plane pour empêcher la rotation de ladite broche, les extrémités des vis de serrage ainsi que les épaulements formés par les inserts taraudés étant accueillis dans des orifices (26) percés dans la base plane ;

- au moins une cloison (24) en matériau isolant électriquement, cette cloison :

o étant disposée de telle sorte que les broches ne peuvent être mises en contact par l'intermédiaire de la vis de serrage ou par un outil de serrage de ladite vis lorsque les extrémités aplaties de leurs terminaux prennent appui sur la base plane ;

o comportant des moyens de limitation de la hauteur d'empilement des contacteurs à une hauteur (h) prédéterminée.

Dispositif (2) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la hauteur de la cloison (24) est supérieure à l'épaisseur cumulée :

- de la tête d'une des vis de serrage (4), et ;

- d'un élément de contact (3) comportant un orifice (32) à travers lequel ladite vis de serrage (4) est apte à passer, et ;

- de l'extrémité aplatie d'un des terminaux (122) dans l'insert taraudé (1222) duquel ladite vis de serrage est apte à être vissée, hors l'épaisseur de l'épaulement formé par ledit insert taraudé sur ladite extrémité aplatie. Dispositif (2) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de limitation de la hauteur d'empilement des contacteurs incluent une butée (241 ) faisant saillie perpendiculairement au sommet de la cloison (24), de sorte que la hauteur (h) prédéterminée est sensiblement égale au cumul de l'épaisseur de l'extrémité aplatie du terminal (122), hors l'épaisseur de l'épaulement formé par l'insert taraudé (1222) sur ladite extrémité aplatie, et de l'épaisseur de l'élément de contact (3).

Dispositif (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que, la cloison (24) s'étendant en formant un angle sensiblement droit, la butée (241 ) fait saillie dans le secteur aigu formé par ledit angle.

Dispositif (2) selon la revendication 2, caractérisé en ce que, l'élément de contact est une cosse (3) comportant un insert (33) de raccordement.

Dispositif (2) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, chaque terminal (1 12, 122) comportant en outre une partie cylindrique, les moyens de fixation incluent des lyres (22, 23) dans lesquelles se clipsent lesdites parties cylindriques.

Dispositif (2) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le matériau électriquement isolant est un matériau plastique.