Domaine technique
[0001] La présente invention concerne une borne de raccordement destinée à relier électriquement
la plage de raccordement d'un appareil électrique à un câble électrique ou une dent
appartenant à un dispositif de raccordement, ladite borne comportant une cage de forme
sensiblement parallélépipèdique réalisée par découpage et pliage d'une bande métallique
pour former un cadre délimitant une ouverture de section quadrangulaire destinée à
l'insertion du câble ou de la dent précitée, et la borne comportant en outre une vis
de serrage vissée dans un orifice taraudé prévu dans une paroi dite supérieure de
la dite cage, ladite vis pouvant être entraînée en rotation de manière à engendrer
un déplacement relatif en translation entre la plage et la cage, entre une position
dite de serrage dans laquelle le câble ou la dent est amené en contact électrique
avec la plage et une position dite desserrée dans laquelle le câble ou la dent n'est
plus en contact électrique avec la plage, ladite cage comportant une paroi supérieure,
une paroi inférieure et deux parois latérales, ladite borne comportant en outre des
moyens de compensation de serrage.
Technique antérieure
[0002] On connaît des bornes du type précédemment mentionné, utilisées en tant que borne
amont ou aval dans les disjoncteurs basse tension. Dans ce type de borne, on observe
un phénomène dit d'accommodation du cuivre dont est constituée la plage de raccordement,
appelé aussi fluage dans le temps, lequel phénomène entraîne une perte de pression
de contact dans les bornes à vis, ce qui peut provoquer un emballement thermique ou
un incendie.
[0003] Le plus souvent, ces bornes ne comportent pas de moyens de compensation de serrage.
Ces bornes assurent une capacité de raccordement et une tenue à un effort maximum
de serrage des câbles.
[0004] Des consignes de resserrage des vis de bornes sont usuellement données aux utilisateurs
afin d'écarter tout risque.
[0005] Petit à petit, des systèmes de compensation sont mis en place dans les bornes des
appareils électriques tels que des systèmes comportant des plaquettes élastiques rapportées,
des systèmes à lames de compensation, ou l'utilisation de bornes à déformation plastique,
pour pallier au non-respect de ces consignes de resserrage.
[0006] Cependant, ces systèmes de compensation ne permettent pas de garantir une sécurité
de fonctionnement dans le temps, sans modifications des pièces environnantes de la
borne à l'intérieur de l'appareil. Il en résulte une augmentation des coûts industriels
dues aux modifications qu'il est nécessaire de réaliser sur les moules, outillages
de découpe, chaînes de montage, etc....
[0007] On connaît par exemple le document
FR 2 798 514 décrivant une borne du genre précédemment mentionné. Dans ce document, seule la moitié
de la borne se déforme et non pas la borne complète. Dans ces bornes dans lesquelles
la déformation élastique est limitée, la tenue de la borne est également limitée.
Exposé de l'invention
[0008] La présente invention résout ces problèmes et propose une borne de raccordement à
compensation de serrage permettant de réduire considérablement les risques d'emballement
thermique dus au fluage, cette borne garantissant une sécurité de fonctionnement dans
le temps, tout en permettant une mise en place de ces bornes sans modifications des
pièces environnantes.
[0009] A cet effet, la présente invention a pour objet une borne de raccordement du genre
précédemment mentionnée, cette borne étant caractérisée en ce que la paroi supérieure
de la cage est constituée par la superposition de deux branches respectivement supérieure
et inférieure, appartenant respectivement aux deux parois latérales, chacune de ces
branches étant formée par pliage de la partie supérieure de la paroi latérale en direction
de l'autre paroi latérale, ces deux branches comportant chacune un orifice de passage
de la vis, ces deux orifices étant en regard l'un par rapport à l'autre, l'extrémité
extérieure de la branche dite supérieure de la cage étant apte à venir en appui sur
l'extrémité intérieure de la branche dite inférieure de la cage lors du serrage de
la vis, ceci engendrant un déplacement élastique de toute la cage, ladite cage présentant
dans une coupe selon un plan perpendiculaire aux parois latérales, sensiblement une
forme de losange en position desserrée de la vis, et sensiblement une forme de rectangle
en position serrée de la vis après la déformation élastique précitée.
[0010] Selon une caractéristique particulière, le retour élastique correspondant à la différence
entre d'une part, la hauteur entre le fond de la cage et la plage de raccordement
pendant la charge en fin de serrage et cette même hauteur après la charge, est compris
entre 0,4 et 0,6 mm.
[0011] Selon une autre caractéristique, la matière dans laquelle est réalisée la cage est
du XC70 présentant des propriétés mécaniques et ayant subi un traitement thermique
de R sensiblement égal à 1600 MPa, et Re sensiblement égal à 1200 MPa.
[0012] Selon une autre caractéristique, la longueur de travail définie comme étant la somme
de la longueur de la paroi supérieure, avec la longueur de la paroi inférieure, avec
la longueur de l'une des parois latérales située du côté opposé au point d'appui précité
est comprise entre 20 et 25 mm.
[0013] Selon une autre caractéristique, cette borne comporte au moins un évidement réalisé
dans la cage en des endroits de ladite cage présentant des contraintes réduites par
rapport au reste de la cage, afin de répartir les contraintes de manière égale à l'intérieur
des parois de la cage.
[0014] Selon une autre caractéristique, cette borne comporte des moyens de recentrage des
câbles à l'intérieur de l'ouverture de la borne, ces moyens permettant d'assurer un
retour élastique entre 0,4mm et 0,6mm, quel que soit le positionnement initial du
câble dans la borne.
[0015] Selon une autre caractéristique, ces moyens comportent une bavette de raccordement
fixée sur le fond de la cage et apte à empêcher l'introduction d'un câble sous la
borne lorsque celle-ci est serrée.
[0016] La présente invention a encore pour objet un appareil de protection électrique comportant
au moins une borne amont ou aval comportant les caractéristiques précédemment mentionnées
prises seules ou en combinaison.
[0017] Selon une caractéristique particulière, cet appareil est un disjoncteur basse tension
terminale.
Brève description des dessins
[0018] Mais d'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux dans
la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés donnés uniquement
à titre d'exemple et dans lesquels.
[fig.1-2]
- Les figures 1 et 2 sont deux vues en perspective selon deux orientations différentes,
d'une cage appartenant à une borne selon une réalisation particulière de l'invention,
[fig.3-4]
- La figure 3 est une vue en coupe de la cage précédente, selon un plan perpendiculaire
aux parois latérales de la cage, et permettant d'illustrer les variations de dimension
de cette cage par rapport à une cage selon l'art antérieur,
- La figure 4 est une vue en coupe identique à la figure précédente, mais illustrant
plus particulièrement la forme de la cage en position desserrée de la borne,
[fig.5-6]
- Les figures 5 et 6 sont deux vues partielles en perspective, illustrant une borne
selon l'invention mise en place à l'intérieur d'un disjoncteur, respectivement dans
une position desserrée et une position serrée de la vis de borne,
[fig.7]
- La figure 7 est une vue en coupe de la borne selon un plan P-P de la figure 5,
[fig.8]
- La figure 8 est une vue en perspective illustrant la borne avec sa vis de borne et
la partie d'extrémité de la plage de raccordement,
[fig.9]
- La figure 9 est une vue identique à la figure précédente, sans la vis de serrage et
sans la plage de raccordement,
[fig.10]
- La figure 10 est une vue partielle en perspective d'une borne selon l'invention montée
dans un disjoncteur, mais illustrant plus particulièrement la bavette de raccordement
associée au fond de cette borne,
[fig.11]
- La figure 11 est une vue en perspective de la borne seule, vue de l'avant,
[fig.12]
- La figure 12 est une vue en perspective de cette même borne, vue de l'arrière,
[fig.13-14]
- Les figures 13 et 14 sont deux vues en perspective de la bavette de raccordement seule,
selon deux orientations différentes de cette bavette,
[fig.15-17]
- Les figures 15, 16 et 17 sont des vues partielles en coupe illustrant trois positions
successives d'un câble au fond de la borne, pendant le serrage de la vis de borne,
et
[fig.18-19]
- Les figures 18 et 19 sont des vues en coupe similaires à la figure 3, illustrant respectivement
une borne pendant la charge en fin de serrage, et cette même borne après la charge.
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION
[0019] Sur les figures 1 et 2, on voit une cage C appartenant à une borne B selon une réalisation
particulière de l'invention, cette borne étant destinée à être montée dans un logement
1 prévu à cet effet dans un appareil de protection électrique tel un disjoncteur basse
tension terminal D tel qu'illustré sur les figures 5 à 7 et 10. Cette borne B est
destinée à permettre le raccordement électrique d'une plage de raccordement 2 appartenant
au disjoncteur D à un élément de raccordement électrique extérieur tel un câble c
ou une dent appartenant à un peigne de distribution.
[0020] De manière connue en soi, cette cage C présente une forme sensiblement parallélépipèdique,
et est constituée par une tôle 3 pliée de manière à former une pièce conformée en
tunnel. Ainsi, cette cage C est formée par une pièce présentant quatre faces ou parois
successives, respectivement une paroi inférieure 4 et une paroi supérieure 5, parallèles
l'une par rapport à l'autre, et deux parois latérales 6,7 parallèles l'une par rapport
à l'autre. La paroi supérieure précitée 5 comporte un orifice taraudé 9 apte à recevoir
une vis 10, cette vis 10 étant montée à rotation autour de son axe X par rapport au
boîtier 11 de l'appareil D. La cage précitée C est apte à être déplacée en translation
par rapport au boîtier 11 de l'appareil D et ainsi à la plage de raccordement 2 de
l'appareil D, parallèlement à l'axe X de la vis 10 lors de la rotation de la vis.
Lors du montage de la borne B dans l'appareil D, la partie d'extrémité de la plage
de raccordement 2 est placée à l'intérieur de l'ouverture O de la borne B et s'étend
sensiblement parallèlement à la paroi inférieure 4 de la cage C, c'est-à-dire la paroi
de fond.
[0021] L'actionnement de la vis 10 dans le sens du serrage, après l'introduction de la partie
d'extrémité d'un câble c dans l'orifice O de borne B, entraîne le déplacement de la
cage C en direction de la tête 10a de vis 10, ce qui entraîne l'amenée du câble c
en contact avec la partie d'extrémité de la plage de raccordement 2, réalisant ainsi
le raccordement électrique entre le câble c et la plage 2. Avantageusement, cette
cage C est constituée par une bande de tôle découpée et pliée.
[0022] Conformément à l'invention, la longueur totale de la tôle 3 dont est constituée la
cage C a été augmentée tandis que l'épaisseur des flancs ou des parois latérales 6,7,
a été diminuée par rapport respectivement aux longueur et épaisseur de la tôle 3 appartenant
à une borne B du type classique. Cette augmentation de la longueur a été réalisée
par une prolongation de l'une 7 des parois latérales 6,7 à partir du bord libre de
cette dernière, de manière à former un retour 12 apte à venir se superposer à la paroi
constituant initialement la paroi supérieure 5 de la cage C. Ainsi, l'on peut dire
que la paroi supérieure de la cage est constituée par deux branches 13,14 dites respectivement
inférieure et supérieure, et correspondant respectivement à la paroi inférieure initiale
précitée 4 et au retour 12. Ces deux branches 13,14 comportent chacune un orifice
taraudé 15,16, ces deux orifices 15,16 étant en regard l'un par rapport à l'autre
de manière à permettre l'introduction et le vissage de la vis de borne 10.
[0023] Selon la réalisation de l'invention illustrée sur les figures, cette cage C a été
réalisée grâce à un important travail en simulation-conception, de manière à obtenir
une répartition homogène des contraintes dans les flancs et ainsi obtenir une rigidité
sensiblement identique sur toute la cage.
[0024] Ainsi, ce travail en simulation-conception a permis de visualiser la répartition
des contraintes dans la cage. Puis, des orifices ou évidements 8 ont été réalisés
dans les flancs 6,7 de la cage en des endroits de la cage présentant le moins de contraintes,
en compensation de quoi l'épaisseur globale de la tôle a été augmentée de manière
à conserver une certaine tenue de la cage.
[0025] Puis, en utilisant une matière performante, il a été possible de réduire légèrement
l'épaisseur de la tôle tout en conservant une tenue maximale.
[0026] Ainsi, alors que les matières usuelles utilisées sont plutôt du C45 (XC45) présentant
des propriétés mécaniques et ayant subi un traitement thermique de R=1 100Mpa, Re=850MPa,
dans cette réalisation de l'invention, on utilise plutôt du C70(XC70) présentant des
propriétés mécaniques et ayant subi un traitement thermique de R=1600MPa, Re=1200MPa.
[0027] Ainsi, la limite élastique Re et la limite de rupture R ont été augmentées d'environ
45% par rapport à celles d'une cage classique, et l'épaisseur de la tôle a été réduite,
par rapport à celle d'une cage du type classique passant de 1,5mm à 1,2mm, ce qui
correspond à une réduction de 20%.
[0028] Tel qu'illustré sur la figure 3, la longueur de travail L de la cage C, correspondant
à la somme de la longueur m du côté inférieur 4, de la longueur n du côté latéral
7 situé du côté opposé à l'extrémité libre du retour 12, et de la longueur o du côté
supérieur 14, a été augmentée de cette longueur o du côté supérieur, en modifiant
en même temps le point d'appui p par rapport à celui d'une borne classique. Ainsi,
l'appui lors du serrage de la vis 10 s'exerce par l'extrémité extérieure 14a de la
branche supérieure 14 sur l'extrémité intérieure 13a de la branche dite inférieure
13 de la tôle 4. Ainsi, la longueur de travail L a été augmentée par rapport à celle
des bornes élastiques habituelles, d'une largeur d'environ 9,51mm dans cette réalisation
particulière, ce qui correspond à une augmentation d'environ 41% par rapport à celle
d'une borne du type classique, les longueurs m et n respectivement du côté inférieur
et du côté latéral étant respectivement de 9,04 et 13,78 mm.
[0029] La figure 4 illustre plus particulièrement la forme en losange de la cage C, lorsque
la vis 10 est en position non serrée, dans une vue en coupe selon un plan passant
par l'axe X de la vis 10 et perpendiculaire aux parois latérales 6,7 de la cage C.
Lors du serrage de la vis de borne 10, la forme de la cage C en coupe, passe d'une
forme s correspondant sensiblement à un losange à une forme v correspondant sensiblement
à un rectangle, cette dernière forme étant particulièrement illustrée sur les figures
18 et 19.
[0030] Sur la figure 18, la borne B est en position de charge à la fin de la manœuvre de
serrage. Sur la figure 19, la borne B est en position de fin de manœuvre de serrage,
mais n'est plus en position de charge. Entre ces deux positions, la cage C s'est déformée
suite à un fluage de la borne, de telle manière que la hauteur h2 entre la plage de
raccordement 2 et le fond 4 de la borne sur la figure 19 a augmentée par rapport à
la hauteur h1 entre la plage de raccordement 2 et le fond 4 de la borne sur la figure
18.
[0031] Cette différence de hauteur h2 - h1 correspond au retour élastique de la borne en
cas de fluage.
[0032] Afin de pallier au problème d'une variation du retour élastique en fonction de la
position du câble c en fond de borne, ce retour élastique étant d'environ 0,1 mm du
côté gauche et d'environ 0,9 mm du côté droit du fond de borne, une bavette de recentrage
17 des câbles est avantageusement associée au fond de la borne 4 afin de positionner
les câbles c dans la demi-partie de fond de borne B subissant le déplacement élastique
le plus important. Tel qu'illustré sur les figures 10 à 17, cette bavette 17 est apte
à être fixée de manière amovible au fond 4 de la borne B.
[0033] La paroi de fond 4 en regard des points de contacts 13a et 14a présente une déformation
très faible. La figure 15 montre un câble positionné dans cette zone. La figure 16
montre le serrage de ce câble, lequel vient glisser grâce à la bavette vers le centre
de la cage C. Cela permet, tel qu'illustré sur la figure 17, de réaliser un serrage
sur la zone élastique optimale.
[0034] Grâce à l'invention, il est possible d'obtenir un retour élastique de 0,5 mm en fin
de serrage de la vis.
[0035] La borne à compensation de serrage selon l'invention, dite borne losange, répond
aux contraintes de la borne actuelle de tenue et de capacité de raccordement tout
en assurant un retour élastique d'environ 0,5mm.
[0036] On a donc réalisé grâce à l'invention une borne à compensation de serrage pour les
gammes basse tension terminal, permettant d'assurer une compensation de serrage lors
du serrage des fils, pouvant être mise en place dans les disjoncteurs et auxiliaires,
en lieu et place d'une borne du type classique, sans aucunes modifications des pièces
environnantes, cette borne permettant de réduire fortement les risques d'emballement
thermiques et donc d'augmenter la sécurité de fonctionnement dans le temps des appareils.
[0037] L'invention permet donc de résoudre les deux problématiques majeurs, lesquels sont
de réduire les risques d'emballement thermique en assurant une sécurité de fonctionnement
dans le temps et de permettre une mise en lieu et place de la borne dans l'appareil
sans impact sur les coûts industriels, c'est-à-dire sans qu'il soit nécessaire de
modifier des moules, des outillages de découpe, des chaînes de montage, aucune modification
d'enveloppe ou de plage n'étant nécessaire, qui impliquerait une reprise d'outillage,
ou bien la gestion d'une mise en ligne.
[0038] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et illustré
qui n'a été donné qu'à titre d'exemple.
[0039] Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits
ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont réalisées suivant son esprit.
1. Borne de raccordement destinée à relier électriquement la plage de raccordement d'un
appareil électrique à un câble électrique ou une dent appartenant à un dispositif
de raccordement, ladite borne comportant une cage de forme sensiblement parallélépipèdique
réalisée par découpage et pliage d'une bande métallique pour former un cadre délimitant
une ouverture de section quadrangulaire destinée à l'insertion du câble ou de la dent
précitée et la borne comportant en outre une vis de serrage vissée dans un orifice
taraudé prévu dans une paroi dite supérieure de la dite cage, ladite vis pouvant être
entraînée en rotation de manière à engendrer un déplacement relatif en translation
entre la plage et la cage, entre une position dite de serrage dans laquelle le câble
ou la dent est amené en contact électrique avec la plage et une position dite desserrée
dans laquelle le câble ou la dent n'est plus en contact électrique avec la plage,
ladite cage comportant une paroi supérieure, une paroi inférieure et deux parois latérales,
ladite borne comportant en outre des moyens de compensation de serrage,
caractérisée en ce que la paroi supérieure (5) de la cage C est constituée par la superposition de deux
branches (13,14) respectivement inférieure et supérieure, appartenant respectivement
aux deux parois latérales (6,7), chacune de ces branches (13,14) étant formée par
pliage de la partie supérieure de la paroi latérale (6,7) en direction de l'autre
paroi latérale (6,7), ces deux branches (13,14) comportant chacune un orifice (15,16)
de passage de la vis (10), ces deux orifices (15,16) étant en regard l'un par rapport
à l'autre, l'extrémité extérieure (14a) de la branche (14) dite supérieure de la cage
C étant apte à venir en appui sur l'extrémité intérieure (13a) de la branche dite
inférieure (13) de la cage C lors du serrage de la vis (10), ceci engendrant un déplacement
élastique de toute la cage C, ladite cage présentant dans une coupe selon un plan
perpendiculaire aux parois latérales (6,7), une section sensiblement en forme de losange
(s) en position desserrée de la vis (10), et une section sensiblement en forme de
rectangle (v) en position serrée de la vis après la déformation élastique précitée.
2. Borne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le retour élastique correspondant à la différence entre d'une part, la hauteur (h2)
entre le fond (4) de la cage C et la plage de raccordement (2) pendant la charge en
fin de serrage et d'autre part, cette même hauteur (hl) après la charge, est compris
entre 0,4 et 0,6 mm.
3. Borne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la matière dans laquelle est réalisée la cage C est du XC70 présentant des propriétés
mécaniques et ayant subi un traitement thermique de R sensiblement égal à 1600 MPa,
et Re sensiblement égal à 1200 MPa.
4. Borne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la longueur de travail L définie comme étant la somme de la longueur o de la paroi
supérieure (5), de la longueur m de la paroi inférieure (4), et de la longueur (n)
de l'une des parois latérales (6,7) située du côté opposé au point d'appui précité
(p) est compris entre 20mm et 25mm.
5. Borne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un évidement (8) réalisé dans la cage C en des endroits de
ladite cage C présentant des contraintes réduites par rapport au reste de la cage,
afin de répartir les contraintes de manière égale à l'intérieur des parois (4,5,6,7)
de la cage C.
6. Borne selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (17) de recentrage des câbles c à l'intérieur de l'ouverture
O de la borne B, ces moyens permettant d'assurer un retour élastique entre 0,4mm et
0,6mm, quel que soit le positionnement initial du câble c dans la borne B.
7. Borne selon la revendication 6, caractérisée en ce que ces moyens de recentrage comportent une bavette de raccordement (17) fixée sur le
fond (4) de la cage C et apte à empêcher l'introduction d'un câble sous la borne lorsque
celle-ci est serrée.
8. Appareil de protection électrique comportant au moins une borne B amont ou aval selon
l'une quelconque des revendications précédentes.
9. Appareil de protection électrique selon la revendication 8, caractérisé en ce que c'est un disjoncteur D basse tension terminale.