EP0511079A1 - Connecteur électrique de puissance - Google Patents
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- H01R13/648—Protective earth or shield arrangements on coupling devices, e.g. anti-static shielding
Definitions
- the present invention relates to a monopolar type electrical power connector with ground continuity for protection against electromagnetic influences.
- the invention relates in particular to an electrical power connector, waterproof and shielded, capable of allowing the connection of light electrical cables, of aluminum type, for use on airborne military equipment.
- the invention provides an electrical power connector of the monopolar type, the main contact of one of the parts, the male part, is a solid male pin cooperating with the corresponding elastic socket of the complementary part, the part female, and comprising a characteristic of electrical ground continuity for protection against electromagnetic influences, provided in a conventional manner by electrical connection of the ground braid of the electrical cable connected to the metallic external body part of the connector and by an external ground contact between said male and female parts, characterized in that said main contact part is mounted in a flexible, sealed and insulating connection on said connector body, with centering on the latter, the electric cable being connected likewise on its rear part.
- the main contact parts and the cable core being of essentially circular section are fixed concentrically to the circular external body part of the connector forming ground continuity.
- Said mounting in a flexible, insulating and insulating connection is provided by two rings of synthetic material interposed under pressure, respectively for one between the cable and the rear body part of the connector for connecting the cable and for the other between the support. of the main contact part and the adjacent insulating parts.
- the plug shown in Figure 1 corresponds to the male part of the connector, the symmetrical female part or base carrying the socket 1 receiving the main contact pin 3 being shown in Figure 2.
- This plug has a main contact part 3, as mentioned above , a part forming a ground contact 5, a part forming a connection 7 of the plugged-in electric cable 9, a support part 11 of the main contact and an external part 13 forming the body of the connector.
- This last part made of light metal, to which the aforementioned elements are fixed, is formed of parts joined to each other, respectively, a front part 13a and a rear part 13b. It ensures the electrical ground continuity of the connector. It is in fact connected by its rear end part or end piece 15 to the earth braid of the cable which is fixed there over its entire periphery (360 ° angle) in a conventional manner by a clamping ring and at the front it carries the conventional cylindrical mass contact part 5 intended to cooperate in contact engagement with the corresponding complementary part 5 ′ of the female part of the connector. The engagement between these earth contact parts is sealed by an elastic ring 17 in the form of a rod, housed in a suitable groove in one of the parts.
- the main contact part is a conventional solid male cylindrical pin arranged concentrically with the surrounding external mass contact part 5. Its diameter is variable as a function of the power to be transmitted.
- This part which cooperates, as mentioned above, with the corresponding cell 1 of the female part of the connector is made of copper alloy protected by surface treatment against oxidation. It is integral with a support part 11 formed from the same material.
- This last part is essentially cylindrical with an axis of that of the connector, comprising an internal barrel 19 housing the stripped part in contact with the end of the connected cable 9 and an external surface 21 carried in flexible, sealed and insulating connection with the body part. connector.
- This external surface comprises a groove 23 formed towards the front with a straight front blank 25 and a rear inclined blank 27.
- This groove receives a deformable (semi-rigid) ring 29 of trapezoidal shape, which is interposed in a space provided between two rigid insulating parts, one in the form of a stair step 31 at the front and the other of enlarged section 33 at the rear.
- the front insulating part 31 is mounted as a retainer on a shoulder 35 formed on the body part 13a and covers the front face of the support part 11 of the contact.
- the rear insulating part 33 has a rear shoulder 37 by which it receives a clamping ring 39 screwed with stop 41 on the internal surface of the body part.
- This clamping ring allows the pressure insulating parts to be applied against one another, on the one hand, and on the corresponding internal surface of the body part, on the other hand, thanks to the compression of the ring. internal deformable 29 trapped applied to the contact support part.
- the contact support part 11 is thus secured to the body part 13a and the flexible ring 29 catches up with the adjustment clearance of the insulating parts 31 and 33, ensuring a concentric, flexible and sealed positioning of the contact relative to the body part. .
- the positioning of the cell 1 on the body part is identical, except that the front retaining insulator 31 ′ extends over the length of the cell.
- connection part 7 of the cable for the plug is formed at the rear of the connector, on the rear part 13b of the body, which is screwed by a central clamping ring 43 on the front part 13a carrying the main contact and the contact of mass.
- the clamping ring 43 is in screw connection on the front part 13a, being retained on the rear part 13b by a stop ring 45. When tightening, these parts are applied to one another under pressure and with sealing on an interposing joint 47.
- This rear part encloses a cylindrical insulating ring 49, flexible and of enlarged section, extending around the sheath of the threaded cable, from the end piece 15 until substantially, with a slight clearance, at the external end of the part. rear insulator 33.
- this ring 49 compresses in its housing with sealing around the electric cable and the internal surface of the rear part 13b.
- connection of the cable is obtained easily, by threading the stripped end of the cable, loose ring 43, into the barrel 19 of the contact, by conventional crimping of this stripped part (hexagonal crimping by suitable piece) then by tightening of the ring 43 for joining the body parts 13a and 13b.
- the cable is then connected, secured to the contact and to the rear part of the connector, being perfectly positioned relative to the body, insulated and tightened on the latter.
- the connector has a complete air and fluid tightness, that is to say at the level of the cable connection, at the level of the connector itself (between its front and rear parts), at level of the connection (between the ground contacts of the plug and the additional base) and finally at the level of the main contact (pin and internal cell) and the cable itself (the stripped core of the cable crimped on the barrel of the contact support part).
- this connector can include the so-called "rackability” option, namely that the connection or disconnection of the connector can be ensured by maneuvering a drawer (not shown) slidingly mounted in a cabinet where the movable part of the connector is integrated on the bottom of the drawer and the fixed part is installed for example on the chassis of the bottom of the cabinet.
- the operations are then carried out by extracting or installing the drawer, which makes it possible to simultaneously connect or disconnect several connectors assembled.
- the drawer is in principle mounted on rails or slides whose guiding precision is very clearly insufficient to ensure the correct alignment of one or more power connectors of the drawer.
- the plug is automatically re-centered with respect to the base by means of the chamfers of the ends of the contacts 5.5 ′ of the fixed and mobile parts.
- the plug will enter the body of the base, achieving the necessary concentricity for electrical contact.
- the progression of the drawer will ensure by its planned stroke, the correct insertion of the male contact in the socket.
- the compensation spring will compress more or less to compensate for the drawers' travel tolerances. (Z axis). Maintaining the plugged-in position is ensured by locking the drawer on its supporting frame.
- the connector according to the invention finds full validation for the connections of aluminum electrical cables which are very subject to oxidation.
- Such a so-called “bimetal” connector is shown in straight plug in FIG. 3 and in bent plug in FIG. 4, the base remaining for example that of FIG. 2.
- connection part 7 which consists of an internal cylindrical barrel 19 ′, made of nickel-plated aluminum (preventing oxidation) welded by necking in the axis of the connector to the support part 11 ′ of copper alloy of the main contact.
- connection part 7 which consists of an internal cylindrical barrel 19 ′, made of nickel-plated aluminum (preventing oxidation) welded by necking in the axis of the connector to the support part 11 ′ of copper alloy of the main contact.
- the flexible ring 49 ′ trapped in the rear part of the connector makes it possible, when tightening the junction ring 43, to perfectly position the cable and the body 13 concentrically forming mass continuity, as well as ensuring a external peripheral seal near the end piece 15. Internally, this is ensured by an internal seal ring 51 housed in a groove complementary to the barrel, the stripped end of the cable being crimped as before.
- the sealing system thus designed prevents any renewal of air within the connector thus formed which would lead fairly quickly to its deterioration by the formation of alumina (very bad conductive
- the connector of FIG. 4 is identical to the previous one except for the angled part 13c, the larger volume of which is calculated for the angle passage of the central conductive part 53 secured to the main contact.
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- Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
- Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
Abstract
Description
- La présente invention concerne un connecteur électrique de puissance de type monopolaire avec continuité de masse pour la protection aux influences électromagnétiques.
- L'invention concerne en particulier un connecteur électrique de puissance, étanche et blindé, apte à permettre le raccordement de câbles électriques légers, de type aluminium, pour l'utilisation sur les matériels militaires aéroportés.
- Sur ces matériels, le blindage aux influences électromagnétiques est impératif.
- L'invention propose à cet effet un connecteur électrique de puissance de type monopolaire, dont le contact principal de l'une des parties, la partie mâle, est une broche mâle pleine coopérant avec l'alvéole élastique correspondant de la partie complémentaire, la partie femelle, et comportant une caractéristique de continuité électrique de masse pour la protection aux influences électromagnétiques, assurée de façon classique par liaison électrique de la tresse de masse du câble électrique raccordé à la partie de corps externe métallique du connecteur et par un contact de masse externe entre lesdites parties mâle et femelle, caractérisé en ce que ladite partie de contact principal est montée en liaison souple, étanche et isolante sur le dit corps de connecteur, avec centrage sur ce dernier, le câble électrique étant raccordé de même sur sa partie arrière.
- De façon générale, les parties de contact principal et l'âme du câble étant de section essentiellement circulaire sont fixées concentriquement à la partie de corps externe circulaire du connecteur formant continuité de masse.
- Ledit montage en liaison souple étanche et isolante est assuré par deux bagues en matière synthétique interposées en pression, respectivement pour l'une entre le câble et la partie de corps arrière du connecteur pour le raccordement du câble et pour l'autre entre le support de la partie de contact principal et les pièces isolateurs adjacentes.
- Cette disposition garantit le maintien du positionnement concentrique du contact principal relativement à la partie externe de contact de masse, ce qui est essentiel pour l'obtention de la protection aux influences électromagnétiques. Elle assure par ailleurs le positionnement correct des éléments de contact pour leur engagement. Enfin, du fait de l'étanchéité obtenue sur le raccordement des câbles et sur la connexion elle-même, elle autorise l'utilisation de contacts dits "bi-métal" avec câble léger pour utilisation militaire aéroportée, notamment à âme en aluminium, les protégeant des phénomènes de pollution ou oxydation (formation d'alumine) dûs au renouvellement de l'air qui se trouve à l'intérieur du connecteur ainsi enbroché.
- L'invention est illustrée ci-après à l'aide d'exemples de réalisation décrits à titre non limitatif et en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- La figure 1 est une vue en coupe médiane partielle d'une fiche droite (partie mâle) raccordée à un câble de cuivre d'un connecteur selon l'invention ;
- La figure 2 est une coupe analogue de la partie femelle ou embase du connecteur recevant la fiche selon la figure 1 ;
- Les figures 3 et 4 sont des vues analogues à la figure 1, respectivement, d'une fiche droite et d'une fiche coudée raccordées à un câble en aluminium de connecteurs dits "bi-métal" selon l'invention.
- La fiche représentée en figure 1 correspond à la partie mâle du connecteur, la partie femelle symétrique ou embase portant l'alvéole 1 recevant la broche de contact principal 3 étant représentée en figure 2. Cette fiche comporte une partie de contact principal 3, comme précité, une partie formant contact de masse 5, une partie formant raccordement 7 du câble électrique embroché 9, une partie support 11 du contact principal et une partie externe 13 formant corps du connecteur.
- Cette dernière partie en métal léger, à laquelle sont fixés les éléments précités, est formée de parties jointes l'une à l'autre, respectivement, une partie avant 13a et une partie arrière 13b. Elle assure la continuité électrique de masse du connecteur. Elle est en effet reliée par sa partie extrême arrière ou embout 15 à la tresse de masse du câble qui y est fixée sur toute sa périphérie (360° d'angle) de façon classique par une bague de serrage et à l'avant elle porte la partie de contact de masse 5 cylindrique classique destinée à coopérer en engagement de contact avec la partie complémentaire correspondante 5′ de la partie femelle du connecteur. L'étanchéité de l'engagement entre ces parties de contact de masse est assurée par un joint élastique 17 en forme de jonc, logé dans une rainure adéquate de l'une des parties.
- La partie de contact principal est une broche cylindrique mâle pleine classique disposée concentriquement à la partie externe environnante de contact de masse 5. Son diamètre est variable en fonction de la puissance à transmettre. Cette partie qui coopère, comme précité, avec l'alvéole correspondante 1 de la partie femelle du connecteur est en alliage cuivreux protégé par traitement de surface contre l'oxydation. Elle est solidaire d'une partie support 11 formée dans le même matériau. Cette dernière partie est essentiellement cylindrique d'axe celui du connecteur, comportant un fût interne 19 logeant la partie dénudée en contact de l'extrémité du câble raccordé 9 et une surface externe 21 portée en liaison souple, étanche et isolante avec la partie de corps externe du connecteur. Cette surface externe comporte une gorge 23 formée vers l'avant avec un flan droit avant 25 et un flan incliné arrière 27. Cette gorge reçoit une bague déformable (semi-rigide) 29 de forme trapézoidale, laquelle est interposée dans un espace prévu entre deux pièces isolateurs rigides, l'une en forme de marche d'escalier 31 à l'avant et l'autre de section élargie 33 à l'arrière. La pièce isolateur avant 31 est montée en retenue sur un épaulement 35 formé sur la partie de corps 13a et vient recouvrir la face avant de la pièce support 11 du contact.
- La pièce isolateur arrière 33 comporte un épaulement arrière 37 par lequel elle reçoit une bague de serrage 39 vissée avec d'arrêt 41 sur la surface interne de la partie de corps. Cette bague de serrage permet d'appliquer en pression les pièces isolateurs l'une contre l'autre, d'une part, et sur la surface interne correspondante de la partie de corps, d'autre part, grâce à la compression de la bague déformable interne 29 emprisonnée appliquée sur la partie de support du contact. La partie de support de contact 11 est ainsi solidarisée à la partie de corps 13a et la bague souple 29 rattrape le jeu d'ajustement des pièces isolateurs 31 et 33, assurant un positionnement concentrique, souple et étanche du contact relativement à la partie de corps.
- Pour la partie femelle ou embase du connecteur (Figure 2), le positionnement de l'alvéole 1 sur la partie de corps est identique, excepté que l'isolateur de retenue avant 31′ s'étend sur la longueur de l'alvéole.
- La partie de raccordement 7 du câble pour la fiche est formée à l'arrière du connecteur, sur la partie arrière 13b du corps, laquelle est vissée par une bague de serrage médiane 43 sur la partie avant 13a portant le contact principal et le contact de masse. La bague de serrage 43 est en prise de vissage sur la partie avant 13a,étant retenue sur la partie arrière 13b par une bague d'arrêt 45. Au serrage, ces parties s'appliquent l'une sur l'autre en pression et avec étanchéité sur un joint d'interposition 47.
- Cette partie arrière enferme une bague cylindrique 49 isolante, souple et de section élargie, s'étendant autour de la gaine du câble enfilé, depuis l'embout terminal 15 jusque sensiblement, à un léger jeu près, à l'extrémité externe de la pièce isolateur arrière 33. Au serrage de la bague 43, cette bague 49 se comprime dans son logement avec étanchéité autour du câble électrique et de la surface interne de la partie arrière 13b.
- Le raccordement du câble est obtenu de façon aisée, par enfilage de l'extrémité dénudée du câble, bague 43 desserrée, jusque dans le fût 19 du contact, par sertissage classique de cette partie dénudée (sertissage hexagonal par pièce adaptée) puis par serrage de la bague 43 de jonction des parties de corps 13a et 13b. Le câble est alors raccordé, solidaire du contact et de la partie arrière du connecteur, étant parfaitement positionné relativement au corps, isolé et serré sur ce dernier.
- Ainsi conçu, le connecteur dispose d'une étanchéité à l'air et aux fluides complète, c'est-à-dire au niveau du raccordement du câble, au niveau du connecteur lui-même (entre ses pièces avant et arrière), au niveau de la connexion (entre les contacts de masse de la fiche et de l'embase complémentaire) et enfin au niveau du contact principal (broche et alvéole interne) et le câble lui-même (l'âme dénudée du câble sertie sur le fût de la partie support du contact).
- On notera que ce connecteur peut comporter l'option dite de "rackabilité", à savoir que le branchement ou le débranchement du connecteur peuvent être assurés par manoeuvre d'un tiroir (non représenté) monté coulissant dans une armoire où la partie mobile du connecteur est intégrée sur le fond du tiroir et la partie fixe est implantée par exemple sur le châssis du fond de l'armoire.
- Les manoeuvres se font alors par l'extraction ou la mise en place du tiroir, lequel permet de brancher ou débrancher simultanément plusieurs connecteurs rassemblés. Le tiroir est en principe monté sur rails ou glissières dont la précision de guidage est très nettement insuffisante pour assurer l'alignement correct d'un ou des connecteurs de puissance du tiroir.
- C'est donc au niveau de chaque connecteur que sont réalisés les rattrapages nécessaires sur les axes X-Y-Z. par un montage flottant sur ressort de compensation 50 en spirale placé sur l'un des demi-connecteurs, l'autre étant fixé solidement. La fiche est montée sur le tiroir selon une implantation perpendiculaire à la paroi. Un jeu prévu entre le corps de fiche et son implantation dans la paroi permet un déplacement de l'axe de la fiche dans les axes X et Y (plan de paroi).
- Lors de la connexion, la fiche se trouve automatiquement recentrée par rapport à l'embase par l'intermédiaire des chanfreins d'extrémités des contacts 5,5′ des parties fixe et mobile. La fiche va pénétrer dans le corps de l'embase, en réalisant la concentricité nécessaire pour le contact électrique. La progression du tiroir assurera par sa course prévue, l'embrochage correct du contact mâle dans l'alvéole. Lorsque le tiroir atteint la position finale, le ressort de compensation se comprimera plus ou moins pour compenser les tolérances de course des tiroirs. (axe Z). Le maintien de la position embrochée est assurée par le verrouillage du tiroir sur son châssis porteur.
- Comme indiqué précédemment, le connecteur selon l'invention trouve une pleine validation pour les raccordements de câbles électriques en aluminium qui sont très sujets à l'oxydation. Un tel connecteur dit "bimétal" est représenté en fiche droite à la figure 3 et en fiche coudée à la figure 4, l'embase restant par exemple celle de la figure 2.
- La structure du connecteur est très voisine de celle du connecteur de la figure 1. Le seul changement concerne la partie de raccordement 7 qui consiste en un fût cylindrique interne 19′, en aluminium nickelé (prévenant l'oxydation) soudé par striction dans l'axe du connecteur à la partie de support 11′ en alliage cuivreux du contact principal. Au niveau plus externe, la bague 49′ souple emprisonnée dans la partie arrière du connecteur permet lors du serrage de la bague de jonction 43 de parfaitement positionner en concentricité le câble et le corps 13 formant continuité de masse, de même qu'elle assure une étanchéité périphérique externe près de l'embout 15. Au niveau interne, celle ci est assurée par un jonc d'étanchéité interne 51 logé dans une rainure complémentaire du fut, l'extrémité dénudée du câble étant sertie comme précédemment. Le système d'étanchéité ainsi conçu empêche tout renouvellement d'air au sein du connecteur ainsi formé qui conduirait assez rapidement à sa détérioration par formation d'alumine (oxyde très mauvais conducteur).
- Le connecteur de la figure 4 est identique au précédent excepté la partie coudée 13c dont le volume plus conséquent est calculé pour le passage en angle de la partie conductrice centrale 53 solidaire du contact principal.
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