WO2017103417A1 - Dispositif de connexion électrique à rotule et ensemble de connexion électrique - Google Patents
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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
- H01R35/00—Flexible or turnable line connectors, i.e. the rotation angle being limited
- H01R35/04—Turnable line connectors with limited rotation angle with frictional contact members
Definitions
- the ball and / or the housing is or are formed (s) each in one piece.
- the contact is constituted by a single piece; however, it can also be the assembly of several pieces.
- the chamber 60 is not disposed within the spherical inner surface 52 of the housing 50, but rather outside the outer surface 32 of the swivel 30, which is spherical in this embodiment. It is therefore the housing 50 which has a disbursement to make the chamber 60, not the patella.
- the outer surface 32 of the ball 30 is of spherical shape.
- the inner surface 52 of the housing 50 is only substantially spherical in shape. Indeed, this inner surface 52 has two parts: an inner portion 55 adapted to be in contact with the outer surface 32 of the ball joint; and an outer portion 58, which is disbursed outwardly relative to the surface 52.
- Each of the surface portions 55 and 58 is spherical in shape and has a center C. The surface portion 58 thus has a radius R58 greater than that R55 of the surface portion 55.
- This disbursement constitutes or defines the chamber 60.
Abstract
Dispositif de connexion électrique (10) comprenant une rotule (30) et un logement creux (50). Lorsque la rotule est disposée dans le logement, une chambre (60) est formée entre une surface externe conductrice (32) de la rotule et une surface interne conductrice (52) du logement, et un contact (70) en matériau élastique, ayant des surfaces intérieure et extérieure conductrices est disposé dans la chambre (60). Lorsque la rotule, le contact et le logement sont assemblés, le contact (70) est déformé élastiquement de manière à épouser sensiblement une forme d'une surface sphérique de la rotule ou du logement, et, en prenant appui sur la rotule (30) et sur le logement (50), assure un contact électrique permanent entre la rotule et le logement. Ensemble de connexion électrique comprenant au moins deux dispositifs de ce type.
Description
Dispositif de connexion électrique à rotule et
ensemble de connexion électrique
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention concerne un dispositif de connexion électrique à rotule.
De manière connue en soi, un dispositif de connexion électrique à rotule comprend :
un premier conducteur ;
une rotule présentant une surface externe conductrice reliée électriquement au premier conducteur;
un deuxième conducteur ;
un logement creux présentant une surface interne conductrice reliée électriquement au deuxième conducteur et de forme sensiblement sphérique.
Un dispositif de ce type sert à assurer une connexion électrique pivotante entre deux éléments électriques, comme par exemple une connexion entre un fil électrique et une borne électrique à laquelle celui-ci doit être raccordé. Avantageusement, une telle connexion permet une rotation relative d'un fil par rapport à l'autre. Par conséquent, un dispositif de connexion électrique de ce type permet avantageusement de réaliser la connexion de deux fils électriques dans un volume relativement faible, l'orientation relative des deux fils électrique pouvant être choisie de manière à prendre le moins de place possible.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Dans le présent document, une rotule désigne une pièce (ou un assemblage) rigide ou relativement rigide, présentant une surface extérieure qui est sensiblement une portion de sphère. De même, l'indication que le logement est de forme sensiblement sphérique ou sensiblement en forme de sphère signifie que la forme du logement est sensiblement une portion de sphère.
Dans un dispositif de connexion électrique à rotule, la rotule et le logement sont prévus pour coopérer de telle sorte que lorsque la rotule est dans le logement, la rotule puisse effectuer une rotation relative par rapport au logement. Cette possibilité fait l'intérêt du dispositif, qui permet donc une certaine souplesse pour orienter le deuxième conducteur par rapport au premier conducteur, tout en maintenant une connexion électrique entre les deux conducteurs.
Les conducteurs sont des pièces conductrices - généralement métalliques - auxquelles sont fixés des composants électriques que l'on cherche à connecter électriquement, et qui sont généralement des fils électriques.
Dans un dispositif de connexion électrique traditionnel à rotule, le courant doit passer de la rotule au logement. Or, pour permettre que la rotule puisse
pivoter par rapport au logement, le diamètre de la surface extérieure de la rotule est prévu comme étant légèrement inférieur au diamètre de la surface intérieure du logement.
Par suite, dans certaines circonstances, il peut ne pas y avoir de contact électrique - ou tout au moins un contact suffisant - entre la rotule et le logement. Par suite, il peut y avoir des discontinuités dans la transmission de courant ou de signal entre les deux conducteurs.
Pour éviter ce problème et assurer la continuité électrique entre les deux conducteurs d'un tel dispositif, il a été proposé, notamment dans le brevet US294851, de prévoir au fond du logement un contact monté sur ressort, dont le ressort a pour fonction de rappeler en permanence le contact vers la bille, assurant ainsi à tout instant la continuité électrique entre les deux conducteurs.
Cependant, la présence du ressort et de l'élément de contact complique le dispositif de connexion électrique et contribue à le rendre encombrant.
Un autre dispositif de connexion électrique à rotule est divulgué par le document GB542174. Cependant, ce dispositif présente également un encombrement important.
PRESENTATION DE L'INVENTION
Par suite, un premier objectif de l'invention est de proposer un dispositif de connexion électrique à rotule, dans lequel la continuité électrique entre les deux conducteurs est assurée à tout instant, mais ne présentant pas la complexité du dispositif proposé par US294851, et présentant un encombrement relativement faible.
Cet objectif est atteint, dans un dispositif de connexion du type présenté en introduction, grâce au fait que :
la rotule et le logement sont configurés de telle sorte que lorsque la rotule est disposée dans le logement, une chambre est formée entre la surface externe conductrice de la rotule et la surface interne conductrice du logement ;
le dispositif comporte en outre un contact en matériau élastique, présentant une surface intérieure et une surface extérieure conductrices et reliées électriquement l'une à l'autre ;
le contact est adapté pour être disposé dans la chambre ;
la rotule, le contact et le logement sont configurés de telle sorte que, lorsque la rotule, le contact et le logement sont assemblés :
- la rotule peut effectuer une rotation relative par rapport au logement ;
- le contact est déformé élastiquement de manière à épouser sensiblement ou globalement une forme d'une surface sphérique de la rotule ou du logement,
et, en prenant appui sur la rotule et sur le logement, assure un contact électrique permanent entre la surface externe conductrice de la rotule et la surface interne conductrice du logement.
Dans ce dispositif, le contact présente une fonction de rattrapage de jeu : il assure à tout moment le passage du courant de la rotule au logement, car son élasticité le contraint à rester en contact permanent avec ces deux éléments, lorsqu'il est placé dans la chambre. Lorsqu'il est placé dans cette position, le contact est déformé élastiquement par l'action conjointe de la rotule et du logement. Inversement, à l'état sans contrainte, la forme du contact ne lui permet pas d'être contenu dans la chambre.
La surface sphérique sensiblement épousée par le contact est normalement une surface 'de glissement', c'est-à-dire une surface, de la rotule ou du logement, contre laquelle l'autre composant (parmi la rotule et le logement) glisse lors du mouvement de rotation du logement par rapport à la rotule.
Avantageusement, comme le contact est déformé élastiquement de manière à épouser la forme de cette surface sphérique de la rotule ou du logement (ou éventuellement de surfaces sphériques concentriques respectives de la rotule et du logement), il peut être logé de manière très compacte entre la rotule et le logement. C'est la déformation du contact lui-même, c'est-à-dire de l'élément même (ou de la portion même) qui assure la continuité électrique entre la rotule et le contact, qui permet que celui-ci assure le maintien de la connexion électrique entre la rotule et le logement.
Dans un mode de réalisation préférentiel, le contact subit une déformation qui l'affecte dans son ensemble : tout le contact ou du moins toute la partie du contact impliquée dans la transmission de courant est déformée.
Par ailleurs, il n'est pas nécessaire que la surface du contact épouse en tout point la forme de la surface de la rotule ou du logement : la déformation visant à épouser la forme de la surface sphérique de la rotule ou du logement est une déformation globale. Localement, le contact peut n'avoir lieu qu'en certains points et/ou suivant certaines courbes et/ou dans certaines zones.
Par suite, avantageusement le contact peut avoir une forme très simple : par exemple, dans un mode de réalisation, le contact a la forme d'une portion de sphère creuse. Notamment, dans un mode de réalisation, le contact a une forme de calotte sphérique creuse. Plus généralement, la forme du contact peut être inscrite (c'est-à-dire incluse) dans une calotte sphérique creuse.
La forme du contact peut par exemple être contenue entre deux surfaces sphériques ou sensiblement sphériques.
Ainsi, dans un mode de réalisation, le contact s'étend sur une majeure
partie d'une calotte sphérique ayant un demi-angle au sommet supérieur à 8°.
Dans la phrase précédente, le fait que le contact s'étende sur une majeure partie de la calotte sphérique signifie que le contact s'étend sur au moins 50% (en surface) de cette calotte. Il n'est pas nécessaire qu'il occupe la totalité de celle-ci.
Naturellement, plus le contact a une taille importante, plus il peut transmettre une intensité de courant électrique élevée. Aussi de préférence, le demi-angle au sommet de la calotte sphérique a une valeur supérieure à 20°, et plus préférentiellement encore à 60°.
Dans un mode de réalisation, le contact comporte une portion centrale située sur l'axe de la calotte. Cette portion centrale permet si nécessaire de transmettre des efforts radiaux entre la rotule et le logement, par l'intermédiaire de la portion centrale du contact.
En général, la rotule et le logement sont agencés de telle sorte que la chambre soit disposée sensiblement suivant un axe de symétrie de rotation de la rotule.
La chambre, étant agencée entre la rotule et le logement, a généralement une faible dimension radiale (cette 'dimension radiale' est la dimension de la chambre suivant la direction radiale : c'est la distance radiale entre la surface externe de la rotule et la surface interne du logement). Par suite, le contact a le plus souvent globalement la forme d'une plaque mince. De plus, du fait de cette faible extension radiale, le dispositif de connexion électrique selon l'invention est particulièrement compact.
La forme du contact est dans ce cas définie principalement par le rayon de la surface extérieur de la rotule (ou de la surface intérieure du logement, ou encore par le rayon moyen de la chambre), et par son contour extérieur.
Le contour extérieur du contact peut avoir une forme très simple. Par exemple, si le contact a une forme de calotte sphérique, son contour est un cercle.
Cependant, ce contour peut aussi avoir une forme complexe. Il peut par exemple comporter des bras. Il peut par exemple être en forme d'étoile.
Le contact peut aussi présenter un ou plusieurs trous. Ce(s) trou(s) peu(ven)t être de toute forme.
Le contact est de préférence une pièce indépendante de la rotule et du logement, c'est-à-dire sans aucun lien permanent avec ceux-ci - hormis lorsqu'il est disposé dans la chambre -.
La surface externe conductrice de la rotule et/ou la surface interne conductrice du logement s'étendent sur une calotte sphérique plus ou moins grande. Le demi-angle au sommet de cette calotte peut être relativement faible,
par exemple de 40° voire 20°.
D'autre part, le plus souvent, le dispositif de connexion est configuré pour transmettre un seul courant électrique via la rotule. Toute la surface externe de la rotule, qui est susceptible d'être engagée avec le logement, peut dans ce cas être conductrice.
Dans un mode de réalisation, la rotule et/ou le logement est ou sont entièrement constitué(e)(s) de matériau conducteur, notamment en aluminium.
Dans un mode de réalisation, la rotule et/ou le logement est ou sont formé(e)(s) chacun d'une seule pièce.
DIMENSIONNEMENT DU CONTACT PAR RAPPORT A LA CHAMBRE
Dans le dispositif de connexion selon l'invention, la chambre (et donc la rotule et le logement) et le contact doivent être dimensionnés de telle sorte que le contact, une fois placé dans la chambre, puisse se déformer. Inversement, les déformations du contact, lorsqu'il est disposé dans la chambre, doivent se faire dans le domaine élastique, une certaine plastification pouvant cependant être acceptée dans la mesure où le contact, dans la chambre, conserve un comportement élastique, une fonction ressort.
Pour permettre la déformation du contact dans la chambre, la dimension radiale de la chambre a une valeur supérieure à l'épaisseur (E) du contact (l'épaisseur du contact est sa dimension suivant la direction radiale). Dans un mode de réalisation, la dimension radiale de la chambre est supérieure à 1,2E, où E est l'épaisseur moyenne du contact.
Inversement, pour éviter de trop grandes déformations du contact, en général on prévoit que la dimension radiale de la chambre ait une valeur relativement faible par rapport à l'épaisseur moyenne (E) du contact, ce qui permet en outre que le dispositif de connexion reste compact. Ainsi dans un mode de réalisation, la dimension radiale de la chambre est inférieure au double de l'épaisseur moyenne du contact.
La dimension radiale de la chambre peut être également dimensionnée par rapport au rayon de la rotule. Pour que le dispositif de connexion reste relativement compact, dans un mode de réalisation, la dimension radiale de la chambre est inférieure à un dixième du rayon de la surface externe de la rotule. CONTACT
Le contact peut être d'épaisseur constante, ou variable.
En ce qui concerne sa composition, dans un mode de réalisation, le contact est entièrement constitué de matériau conducteur, par exemple en métal, ou
encore en matière plastique rendue conductrice par l'incorporation de charges conductrices.
De manière alternative, dans un mode de réalisation, le contact comporte un corps en matériau élastique non conducteur, recouvert par un revêtement électriquement conducteur. Ce mode de réalisation élargit les possibilités pour le choix du matériau constituant le contact. On peut par exemple choisir un élastomère ou autre. Il peut notamment être un élastomère thermoplastique.
De préférence, le contact est constitué par une pièce unique ; cependant il peut aussi être l'assemblage de plusieurs pièces.
Le contact peut présenter des formes assez variées, sous réserve qu'il puisse être déformé de manière élastique pour être disposé à l'intérieur de la chambre.
Lorsque le contact a sensiblement la forme d'une portion de sphère creuse, dans un mode de réalisation, et lorsqu'il est dans un état sans contraintes, le contact présente un rayon soit supérieur au rayon de la surface interne du logement, soit inférieur au rayon de la surface externe de la rotule. (Pour simplifier dans ce qui suit, on appelle Yayon de la rotule' le rayon de la surface externe de la rotule, et Yayon du logement', le rayon de la surface interne du logement).
Si le rayon du contact est inférieur au rayon de la rotule : lorsqu'il est dans la chambre, une zone centrale du contact vient en contact avec le logement, alors que la périphérie du contact entre en contact avec la rotule. Inversement, si le rayon du contact est supérieur au rayon du logement : lorsqu'il est dans la chambre, une zone centrale du contact vient en contact avec la rotule, alors que la périphérie du contact entre en contact avec le logement.
Lorsque la rotule, le contact et le logement sont assemblés, le contact est forcé de se déformer, et d'adopter un rayon compris entre le rayon de la rotule et le rayon du logement.
De préférence, le ratio entre la différence de rayon entre le contact et la rotule, et le rayon de la rotule, est supérieur à 2%.
De préférence, le ratio entre la différence de rayon entre le contact et la rotule, et le rayon de la rotule, est inférieur à 35%. (Dans les deux phrases précédentes, le rayon du contact est mesuré à l'état sans contraintes).
Cela étant, le contact peut avoir une forme plus complexe qu'une forme sphérique, pour multiplier les surfaces de contact avec la rotule et le logement.
Par exemple, le contact peut présenter une forme générale de portion de sphère, mais présentant de plus de légères ondulations.
FORME DE LA CHAMBRE OU DU CONTACT
La chambre et le contact peuvent principalement être agencés de deux manières différentes entre la rotule et le logement.
Dans un premier mode de réalisation, la surface externe de la rotule a une forme de sphère, et la chambre est entièrement disposée à l'extérieur du volume de ladite sphère. Dans ce cas, la forme de la chambre maintient généralement le contact en position fixe par rapport au logement : lorque la rotule pivote par rapport au logement, la surface externe de la rotule se déplace par rapport à la surface interne du contact : ces deux surfaces sont donc de forme sphérique, tandis que la surface externe du contact, qui est en regard de la surface interne du logement, ainsi que la surface interne du logement, peuvent avoir des formes non sphériques.
Dans un deuxième mode de réalisation, la surface interne du logement a une forme de sphère, et la chambre est entièrement disposée à l'intérieur du volume de ladite sphère. Dans ce cas, la forme de la chambre maintient généralement le contact en position fixe par rapport à la rotule : lorque la rotule pivote par rapport au logement, la surface interne de la rotule se déplace par rapport à la surface externe du contact : ces deux surfaces sont donc de forme sphérique, tandis que la surface interne du contact, qui est en regard de la surface externe de la rotule, ainsi que la surface externe de la rotule, peuvent avoir des formes non sphériques.
Les deux modes de réalisation précédents peuvent être combinés. Notamment, lors des rotations relatives du logement par rapport à la rotule, dans certains modes de réalisation le contact peut n'être astreint ni à être solidaire de la rotule, ni à être solidaire du logement : il se positionne alors librement dans la chambre entre la rotule et le logement, tout en assurant la continuité électrique entre ceux-ci. L'invention concerne également un ensemble de connexion électrique comportant au moins deux dispositifs de connexion électrique tels que définis précédemment.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un dispositif de connexion électrique dans un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique en perspective du dispositif de connexion électrique de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue de détail extraite de la figure 1 ;
- la figure 4 est une vue schématique en perspective d'un ensemble de connexion électrique selon l'invention ;
- la figure 5 est une vue schématique en perspective d'un contact et d'une rotule susceptibles d'être utilisés dans un dispositif de connexion électrique selon l'invention ;
- la figure 6 est une vue de détail en coupe d'un dispositif de connexion électrique dans un deuxième mode de réalisation de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Dans les différents modes de réalisation, les éléments (ou parties d'éléments) correspondants ou identiques portent un même signe de référence.
En faisant référence aux figures 1 à 3, un dispositif de connexion électrique 10 qui constitue un premier mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit.
Le dispositif de connexion électrique 10 comprend un premier conducteur 20, une rotule 30, un deuxième conducteur 40 et un logement creux 50.
La rotule 30 présente une surface externe conductrice 32 reliée électriquement au premier conducteur 20.
Le logement creux 50 présente une surface interne 52 conductrice reliée électriquement au deuxième conducteur 40.
La rotule 30 est formée en une seule pièce. Elle est formée entièrement en aluminium (à titre d'exemple de matériau conducteur). Dans le mode de réalisation présenté, la rotule est formée intégralement avec le premier conducteur 20. Le premier conducteur 20 est constitué par un cylindre de raccordement 22 et par une partie de jonction 24. Le cylindre de raccordement 22 comporte un alésage intérieur 26. Cet alésage 26 est prévu pour permettre la fixation d'un premier fil électrique, non représenté. La partie de jonction 24 s'étend à partir de la rotule 30 et assure la fixation rigide du cylindre de raccordement 22 sur la rotule 30 en même temps que son raccordement électrique.
Le logement 50 est formé en une seule pièce. Il est formé entièrement en
aluminium (exemple de matériau conducteur). Dans le mode de réalisation présenté, le logement 50 est formé intégralement avec le deuxième conducteur 40. Le deuxième conducteur 40 est constitué par une plaque plane rectangulaire 42 et par une partie de jonction 44. La plaque 42 comporte un trou 46. Ce trou 46 est prévu pour permettre la fixation d'un deuxième fil électrique, non représenté.
L'alésage 26 et le trou 46 sont des exemples de moyens de fixation de fil électrique ou plus généralement de moyens de raccordement électrique permettant le raccordement d'un composant électrique (pour une phase seulement). Tout autre moyen permettant un tel raccordement peut être utilisé dans le cadre de l'invention.
Le logement 50 présente une ouverture 54. Bien que dans un dispositif de connexion électrique à rotule, l'ouverture du logement soit habituellement circulaire, dans le mode de réalisation présenté l'ouverture 54 est de forme sensiblement carrée. Aux quatre coins du carré formé par cette ouverture, le logement 50 présente une pointe de guidage 56. Les pointes de guidage 56 servent à limiter les mouvements de la rotule 30 par rapport au logement 50. Grâce à ces pointes de guidage et à la forme carrée de l'ouverture 54, la rotule ne peut être inclinée au-delà d'un certain angle de rotation que dans quatre directions correspondant aux quatre passages formés respectivement entre les pointes de guidage 56.
La rotule 30 et le logement 50 sont configurés de telle sorte que lorsque la rotule est disposée dans le logement (c'est la position illustrée par la figure 3), une chambre 60 est formée entre la surface externe conductrice 32 de la rotule 30 et la surface interne conductrice 52 du logement 50.
La chambre 60 a la forme d'une calotte sphérique creuse. (Dans le présent document, le terme 'calotte sphérique' désigne une portion de sphère délimitée par un plan). Cette calotte sphérique est définie par rapport au centre C de la rotule 30.
La calotte sphérique présente un demi-angle au sommet a. Dans l'exemple présenté, le demi-angle a a une valeur de 90°. Cependant dans d'autres modes de réalisation, il peut avoir une valeur bien plus faible, à partir de 8° environ, par exemple 20° ou 45°.
Dans ce mode de réalisation, la surface intérieure 52 du logement 50 est de forme sphérique. Par contraste, la surface externe 32 de la rotule 30 est seulement de forme sensiblement sphérique. En effet, la surface externe 32 comporte deux parties : une partie extérieure 34 prévue pour être en contact avec la surface interne 52 du logement ; et une partie intérieure 36, qui est décaissée par rapport à la surface 34. Chacune des parties de surface 34 et 36 est de forme
sphérique et de centre C. La partie de surface 34 a donc un rayon R34 supérieur à celui R36 de la partie de surface 36. Ce décaissement constitue ou définit la chambre 60. Le dispositif 10 comporte en outre un contact 70. Ce contact est entièrement constitué en aluminium (exemple de matériau élastique) ; ses surfaces intérieure et extérieure sont donc toutes deux conductrices et connectées électriquement l'une à l'autre. Le contact 70 présente une forme de calotte sphérique.
Le contact 70 est adapté pour être disposé dans la chambre 60 ; sa mise en place nécessite de le déformer. En effet, au repos (à l'état sans contraintes), le contact 70 présente un rayon Rc inférieur au rayon R36.
Par suite, pour assembler le dispositif 10 tel qu'il est représenté sur les figures, le contact 70 est déformé élastiquement. Au cours de cette opération, son rayon moyen Rc (c'est-à-dire le rayon de la sphère qui présente un écart minimum par rapport au contact) augmente. Cela permet que le contact 70 soit disposé à l'intérieur de la chambre 60.
Cette déformation est une déformation élastique. Par suite, à cause de l'élasticité du contact 70, celui-ci une fois disposé dans la chambre 60 est en appui à la fois sur la rotule 30 et sur le logement 50.
Comme le contact 70 est en matériau conducteur, il assure donc un contact électrique, et cela avantageusement de manière permanente, entre la surface externe conductrice 32 de la rotule et la surface interne conductrice 52 du logement.
Dans ce mode de réalisation, lorsque l'on déforme le contact 70 pour mettre le dispositif de connexion 70 en configuration de fonctionnement, on augmente le rayon Rc du contact 70.
Le contact 70 est ainsi déformé de manière à épouser sensiblement la forme de la surface sphérique externe 36 de la rotule et de la surface sphérique interne 52 du logement.
Comme on peut le voir sur la figure 3, le contact 70 ne prend exactement ni la forme de la surface sphérique de la rotule ni celle de la surface sphérique du logement. Cependant, il adopte globalement ou sensiblement leur forme, parce qu'il est comprimé entre la rotule et le logement.
Dans ce mode de réalisation, le contact présente un rayon de courbure Rc
(à l'état sans contrainte) inférieur au rayon de courbure R36 de la surface externe de la rotule. Par suite, la zone de contact entre le contact 70 et la rotule 30 est la périphérie de la surface interne du contact 70, et inversement la zone de contact
entre le contact 70 et le logement 50 est la partie centrale de la surface externe du contact 70.
Si l'on compare la valeur au repos (à l'état sans contrainte) Rc du rayon du contact au rayon de la surface externe 32 de la rotule, on constate que l'on a l'inégalité suivante :
2% < I R32 - Rc I / R32 < 35 %.
En d'autres termes, le ratio entre la différence de rayon entre le contact et la rotule, et le rayon de la rotule, est supérieur à 2% ; et de plus, le ratio entre la différence de rayon entre le contact et la rotule, et le rayon de la rotule, est inférieur à 35%.
La fabrication du dispositif de connexion électrique 10 se fait par sertissage, de la manière suivante :
On place la rotule dans le logement, en prenant soin de disposer le contact
70 dans la chambre 60. Au moment où l'on insère la rotule 30 et le contact 70 dans le logement 50, ce dernier n'a pas la forme représentée sur les figures : il est en effet ouvert à son extrémité du côté de l'ouverture 52. Dès que la rotule et le contact ont été insérés à l'intérieur du logement 50, celui-ci est serti sur la rotule 30. La rotule est ainsi fixée de manière irréversible dans le logement. Ce mode de fixation permet d'éviter l'emploi de moyens de blocage complexes, par exemples des moyens mobiles, pour bloquer la rotule dans le logement.
La rotule 30, le logement 50 et le contact 70 sont configurés de telle sorte que, une fois qu'ils sont assemblés ensemble, la rotule peut effectuer une rotation relative par rapport au logement.
Notamment, la rotule 30, le logement 50 et le contact 70 sont configurés de telle sorte que la rotule puisse effectuer une rotation d'un angle d'au moins 10° par rapport à l'axe du logement (à savoir, l'axe reliant le centre C du logement au centre de l'ouverture 52 du logement).
Un deuxième mode de réalisation est présenté par la figure 6. Ce mode de réalisation est identique au premier mode de réalisation à l'exception essentiellement des différences suivantes.
Tout d'abord, dans ce mode de réalisation la chambre 60 n'est pas disposée à l'intérieur de la surface intérieure sphérique 52 du logement 50, mais plutôt à l'extérieur de la surface extérieure 32 de la rotule 30, qui est sphérique dans ce mode de réalisation. C'est donc le logement 50 qui présente un décaissement permettant de réaliser la chambre 60, et non la rotule.
Dans ce mode de réalisation, la surface extérieure 32 de la rotule 30 est de forme sphérique. Par contraste, la surface interne 52 du logement 50 est seulement de forme sensiblement sphérique. En effet, cette surface interne 52 comporte deux parties : une partie intérieure 55 prévue pour être en contact avec la surface externe 32 de la rotule ; et une partie extérieure 58, qui est décaissée vers l'extérieur par rapport à la surface 52. Chacune des parties de surface 55 et 58 est de forme sphérique et de centre C. La partie de surface 58 a donc un rayon R58 supérieur à celui R55 de la partie de surface 55. Ce décaissement constitue ou définit la chambre 60.
La chambre 60 présente une dimension radiale D indiquée sur la figure 6.
Cette dimension radiale D est constante pour toute la chambre 60. Cette dimension radiale D - qui est aussi la dimension radiale maximale -est inférieure à un dixième du rayon R55 de la surface externe de la rotule (la dimension radiale D est représentée de manière exagérée sur la figure 6 pour faciliter la compréhension de cette figure).
Dans ce mode de réalisation, le contact 70 a globalement une forme de portion de sphère creuse. Plus précisément, il a globalement une forme de calotte sphérique, présentant un demi-angle au sommet a de l'ordre de 50°.
Cependant, en coupe dans un plan méridien (Fig.6), le contact présente des ondulations radiales suivant la direction circonférentielle.
Globalement, le contact 70 présente un rayon de courbure moyen Rc qui est compris entre les rayons de courbure R55 et R58 des parties de la surface interne du logement 50.
D'autre part, du fait des ondulations radiales indiquées précédemment, le contact 70 au repos présente une dimension radiale (l'écart entre son rayon minimal et son rayon maximal) bien supérieure à son épaisseur. Cette dimension radiale (à l'état sans contrainte) est supérieure à la dimension radiale D de la chambre 60.
Par suite, lorsque le contact 70 est placé dans la chambre 60, il est comprimé entre la rotule et le logement. Sous l'effet de cette pression, il se comprime élastiquement ; l'amplitude (suivant la direction radiale) de ses ondulations diminue ; sa dimension radiale diminue donc de manière à devenir égale à la dimension radiale D de la chambre 60. Lors de cette mise en place, le contact 70 épouse sensiblement (c'est-à-dire globalement) la forme des surfaces sphériques (32, 58) de la rotule et du logement.
Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, le contact 70 n'est pas réalisé entièrement en matériau conducteur. Dans ce second mode de réalisation, le contact 70 est formé par un corps central 72, sur lequel est appliqué un
revêtement conducteur 74. Dans cet exemple, le corps central est en élastomère, et une métallisation est réalisée pour rendre sa surface extérieure conductrice.
Une variante de réalisation, pour le contact, est présentée par la figure 5. Cette figure représente uniquement la rotule 30 et le contact 70, dans un troisième mode de réalisation de l'invention.
Dans ce mode de réalisation, tous les composants du dispositif de connexion électrique sont identiques à ceux du premier mode de réalisation, à l'exception du contact 70.
Dans ce mode de réalisation, le contact 70 est constitué par une majeure partie d'une portion de calotte sphérique.
En effet, il ne s'étend dans cet exemple que sur une partie (majoritaire cependant) de la calotte sphérique. Il est agencé dans ce mode de réalisation avec un contour en forme d'étoile - dans cet exemple, à quatre branches 76.
Dans ce mode de réalisation, le contact présente un rayon de courbure Rc (à l'état sans contrainte) supérieur au rayon de courbure R52 de la surface interne du logement. Par suite, la zone de contact entre le contact 70 et la rotule 30 est la partie centrale de la surface interne du contact 70, et inversement la zone de contact entre le contact 70 et le logement 50 est la périphérie de la surface externe du contact 70, c'est-à-dire les quatre extrémités des branches 76 de celui- ci.
La figure 4 présente enfin un ensemble de connexion électrique comportant deux dispositifs de connexion électrique 10 sensiblement identiques au dispositif 10 illustré sur les figures 1 à 3, dont les deuxièmes conducteurs 40 partagent une même plaque rectangulaire 42.
Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.
Claims
1. Dispositif de connexion électrique (10) comprenant :
un premier conducteur (20) ;
une rotule (30) présentant une surface externe conductrice (32) reliée électriquement au premier conducteur (20);
un deuxième conducteur (40) ;
un logement creux (50) présentant une surface interne conductrice (52) reliée électriquement au deuxième conducteur (40) et de forme sensiblement sphérique ;
le dispositif de connexion électrique se caractérisant en ce que :
la rotule (30) et le logement (50) sont configurés de telle sorte que lorsque la rotule est disposée dans le logement, une chambre (60) est formée entre la surface externe conductrice (32) de la rotule et la surface interne conductrice (52) du logement ;
le dispositif comporte en outre un contact (70) en matériau élastique, présentant une surface intérieure et une surface extérieure conductrices et reliées électriquement l'une à l'autre ;
le contact (70) est adapté pour être disposé dans la chambre (60) ;
la rotule, le contact et le logement sont configurés de telle sorte que, lorsque la rotule, le contact et le logement sont assemblés :
- la rotule (30) peut effectuer une rotation relative par rapport au logement (50) ;
- le contact (70) est déformé élastiquement de manière à épouser sensiblement une forme d'une surface sphérique de la rotule ou du logement, et, en prenant appui sur la rotule (30) et sur le logement (50), assure un contact électrique permanent entre la surface externe conductrice (32) de la rotule et la surface interne conductrice (52) du logement.
2. Dispositif de connexion électrique selon la revendication 1, dont le contact (70) a une forme d'une portion de sphère creuse, une forme de calotte sphérique creuse, ou une forme inscrite dans une calotte sphérique creuse.
3. Dispositif de connexion électrique selon la revendication 1 ou 2, dont le contact (70) s'étend sur une majeure partie d'une calotte sphérique ayant un demi-angle (a) au sommet supérieur à 8°.
4. Dispositif de connexion électrique selon l'une quelconque des
revendications 1 à 3, dont le contact (70) est entièrement constitué de matériau conducteur.
5. Dispositif de connexion électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dont le contact (70) comporte un corps en matériau élastique non conducteur, recouvert par un revêtement électriquement conducteur.
6. Dispositif de connexion électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dont le contact (70) a sensiblement la forme d'une portion de sphère creuse, et dans lequel, lorsque le contact est dans un état sans contraintes, le contact présente un rayon (Rc) soit supérieur au rayon de la surface interne (52) du logement, soit inférieur au rayon de la surface externe (32) de la rotule.
7. Dispositif de connexion électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel un ratio entre la différence de rayon entre le contact et la rotule, et le rayon de la rotule, est supérieur à 2%, et/ou le ratio entre la différence de rayon entre le contact et la rotule, et le rayon de la rotule, est inférieur à 35%.
8. Dispositif de connexion électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la surface externe (32) de la rotule a une forme de sphère, et la chambre (60) est entièrement disposée à l'extérieur du volume de ladite sphère.
9. Dispositif de connexion électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la surface interne du logement (52) a une forme de sphère, et la chambre (60) est entièrement disposée à l'intérieur du volume de ladite sphère.
10. Dispositif de connexion électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dont la dimension radiale (D) de la chambre est inférieure à un dixième du rayon (R55) de la surface externe de la rotule.
11. Ensemble de connexion électrique comportant au moins deux dispositifs de connexion électrique (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
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|---|---|---|---|---|
| CN107579359A (zh) * | 2017-08-04 | 2018-01-12 | 许继（厦门）智能电力设备股份有限公司 | 一种柔性连接导体结构 |
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