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PROCEDE ET,APPAREIL DE SERTISSAGE.-
L'invention est du domaine des raccords électriques du genre ayant des éléments de virole destinés à recevoir des conducteurs et à être sertis dessus; elle concerne aussi des sertissages et des poinçons de sertissage ainsi que des procédés d'application des raccords sur les conducteurs.
Afin de réaliser une connexion de haute qualité dans ce domaine, on doit remplir un certain nombre de conditions à la fois pendant le sertissage de la virole sur le conduc- teur et pour le sertissage résultant, par exemple, la connexion doit être assez solide mécaniquement pour résister à la trac- tiou, à la vibration et à la torsion et être étanche à la corrosion tout en conservant une haute conductibilité élec" trique pendant longtemps. Elle doit être économique à fabri- quer et à appliquer.
La forme de la connexion doit être telle que les augmentations des pressinns de sertissage exercées sur les différentes zones de l'extérieur de la virole se
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trouvent dans des limites raisonnables et que les pressions maxima de sertissage ne soient pas indûment élevées, afin d'empêcher un arrachement ou des perforations en des points de la paroi de la virole; cependant, les métaux de la virole et- du conducteur doivent être pressés l'un contre l'autre par les pressions de sertissage utilisées, de manière à pro- duire une connexion dans laquelle la virole et le conducteur sont essentiellement solidaires.
Lorsque la virole est du genre qui comprend une gaine isolante extérieure à travers laquelle la pression de sertissage est transmise, ces der- nières conditions sont très importantes pour réaliser une connexion bien isolée et en même temps résistànte. En outre, la quantité de métal nécessitée pour former la virole doit être aussi petite que possible pour diminuer le prix et le poids, ce dernier étant de première importance dans les avions et autres véhicules aériens.
Les techniciens expérimentés dans ce domaine savent que beaucoup de ces conditions tendent à être mutuellement exclusives; cependant, certains des avantages du procédé et de l'appareil, objet de 1'invention, résident dans le fait que ces divers facteurs antagonistes sont réglés de telle manière qu'ils sont obligés de coopérer pour produire une connexion possédant des qualités électriques et mécaniques très éle- vées.
Un avantage important, de l'invention consiste en ce qu'elle permet de former des connexions en utilisant des pressions de sertissage les-plus basses et des forces totales de sertissage plus petites que celles qui ont été nécessai- res jusqu'à,présent pour les mêmes dimensions de conducteurs, du fait que les connexions résultantes ont réellement une plus grande résistance à la traction et une plus grande ré- sistance aux efforts de torsion que les autres connexions serties de dimensions comparables. Ces pressions et ces for- ces plus faibles permettent réellement l'utilisation de
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viroles à parois plus minces et cependant les connexions résultantes ont des propriétés mécaniques et électriques élevées.
'Parmi les autres avantages de l'invention, on doit indiquer ceux qui résultent du fait qu'elle permet à une virole de raccord donnée de s'adapter à une grande série de dimensions et de genre de conducteurs, y compris les câbles pleins et toronnés, et les câbles ou fils de sectiontransver- sale polygonale ou circulaire ou les combinaisons de ceux- ci, tout en produisant un sertissage de résistance élevée dans toute la série, L'invention permet aussi à une simple série de poinçons ou de matrices d'être utilisée avec une grande série de conducteurs.
Un autre avantage de l'invention consiste en ce qu'el- le permet de réaliser des connexions isolées plus grandes, du genre muni d'une virole entourée d'une gaine isolante, les forces de sertissage étant appliquées au travers de cette gaine isolante, en rais'on des forces de sertissage plus faibles et des parois plus mimces des viroles qui peuvent être utilisées avec l'invention.
Parmi les autres avantages de l'invention, on peut indiquer celui qui consiste à réaliser une connexion sertie qui peut être fabriquée facilement et économiquement en gran- des séries et qui est très résistante à la corrosion, qui est résistante mécaniquement à la foi à la torsion et à la trac- tion pour des conducteurs pleins et.toronnés à la fois. En outre, la présente invention.¯fournit d'excellents résultats non seulement avec le cuivre électrolytique ordinaire, mais aussi avec d'autres métaux, y-compris, par exemple, l'alumi- nium, le laiton, le bronze phosphoreux, le cuivre au gluci- nium, le cuivre dur étiré, le fer, etc...
Un des avantages importants de l'invention réside dans le fait que, pendant une opération de sertissure, la courte de forces nécessaires de sertissage con fonction du
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déplacement de la matière possède la caractéristique très désirée d'avoir une pente douce sur la partie principale du déplacement du poinçon, ce qui fait que l'effort nécessité pouf fermer les'poinçons sur cette partie principale du déplace- ment du poinçon est faible; avec une pente accrue soudaine- ment se formant lorsque la connexion est sertie de manière à avoir une section transversale pleine, le fonctionnement nor- mal des poinçons réalise ainsi l'opération désirée.
Si l'on utilise les poinçons, objet de l'invention, avec des articu- lations à genouillère multipliant la force de manière que l'a- vertae mécanique (et par conséquent la consommation de force) soit bas sur la plus grande partie du déplacement des poin- çons, mais augmente grandement lorsque la genouillère st appro- che de sa position de point mort lorsque les poinçons s'appro- chent de leur fermeture'complète, .il en résulte une force sensiblement constage pendant ,toute -la course des poignées.
Cet accroissement brusque de la force de sertissage à proxi- mité de la fermeture complète agit comme une butée pour em- pêcher un excès de sertissage avec des outils actionnés mé- caniquement et comprenant un organe, flexible dans les arti- culations de force et avec des outils hydrauliques munis de soupapes de by-pass réglées d'avance, qui s'ouvrent à une pression prédéterminée de sertissage.
Dans la description et les dessins ci-après,'on dé- crit et on représente quelques formes de réalisation de l'in- vention, mais il est bien évident que celles-ci ne sent pas limitatives de l'invention -et sent données uniquement pour l'illustrer et pour que d'autres techniciens puissent la comprendre complètement avec ses principes, et' l'appliquer sous différentes formes, chacune la mieux appropriée aux conditions d'une utilisation particulière. De nombreux autres aspects, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en regard des figures du dessin annexé.
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La figure 1 représente une vue perspective d'un rac- cord électrique appliqué à l'extrémité d'un fil. ou câble.
La¯figure 2 représente une coupe transversale du rac- cord, prise par le plan central de la pièce sertie, le long de la ligne 2-2 de la figure 1.
La figure 3 représente une coupe transversale d'une connexion semblable à celle représentée sur la figure 1 mais dans laquelle un conducteur de dimensions plus grande a été utilisé avec la même dimension de virole et de poinçons.
La figure 4 représente une vue perspective d'un rac- cord d'extrémité isolé électriquement serti sur plusieurs câ- bles.
La figure 5 représente une coupe transversale prise le long de la ligne 5-5 de la figure 4.
La figure ô représente une,coupe verticale longitudi- nale le long de la ligne 6-6 de la figure 5.
La figure 7 représente une coupe verticale d'une paire de poinçons de sertissage avec un conducteur électrique plein et l'élément de virole d'tun raccord électrique, logés entre les poinçons en position complètement ouverte.
La figure 8 représente une vue identique à celle de la figure 7, mais dans laquelle les poinçons sont en po- sition partiellement fermée.
La figure 9 représente une vue identique à celles, des figures 7 et 8, mais dans laquelle les poinçons sont a proximité de leur position complètement fermée.
La figure 10 représente, en coupe et en plan, une vue des poinçons, le long de la ligne 10-10 de la figura 9.
La figure 11 représénte, plus grande échelle, un schéma géométrique du contour d'une connexion sertie selon l'invention., par exemple comme on l'a représenté sur la figure 2.
La figure 12 représente un agrandissement de la partie centrale supérieure du contour de la figure ll, afin
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de permettre de donner des explications complémentaires.
'Les figures 13 et 14 représentent respectivement, à plus grande-échelle, en élévation, le poinçon à cavité et le poinçon de crénelage.
Suf la figure 1, on a représentéun raccord éleotri- que, indiqué, d'une manière générale en 20 et comprenant un élément de virole 22 emmanché et serti sur l'extrémité dénu- dée 24 d'un conducteur électrique isolé 26 ayant une section de contact 28 se prolongeant hors de la virole représentée ici sous forme de languette annulaire. Comme on le voit sur la figure 2, une connexion solidaire est formée en sertis- sant la virole 22 intérieurement contre l'extrémité dénudée 24 du conducteur 26 et en la comprimant par trois indenta- tions ou crénelures 30,32 et 34 oblongues approximativement également espacées et s'étendant longitudinalement.
Ces oré- nelures, comme on l'a représenteé, ont des côtés parallèles avec des extrémités arrondies 34 et des fonds arrondis et sont imprimées dans la paroi de la- virole pour la faire coo- pérer avec le conducteur 24 et pour étamper et faire fluer à froid le métal de la virole de.manière à former un tout plein d'une seule pièce avec le métal du .conducteur.
Un avantage de l'invention réside dans le fait que le forgeage par compression du métal peut avoir lieu jusqu'au point où la section transversale ne comprend plus de vides, avant que la résistance mécanique et l'ensemble de la connexion soient sérieusement affaiblis en un point quelconque. Deux de ces crénelures 30 ont les dimensions, mais la troi- sième, 32, est un peu plus grande.
On a trouvé avant a geux que cette créne-lure soit environ, de quinze à quarante pour cent plus large que l'une quelconque des deux autres et pour la plupart des applications, on tourne une connexion de qualité très supérieure en donnant à la crénelure 32 une largeur supérieure d'environ vingt-cinq à trente pour cent à celle de-9autres orénelures,
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On a aussi trouvé qu'il était désirable que la longueur de ces crénelures dans la série soit légèrement inférieure ou légèrement supérieure au diamètre extérieur de la virole, Pour de nombreuses applications, on obtient une connexion très satisfaisante quand les longueurs des crénelures sont légèrement inférieures au diamètre exté- rieur de la virole.
En outre, les extrémités arrondies 34 de ces crénelures se trouvent, de préférence, à de petites distances des extrémités respectives de la virole, de sorte que l'intérieur des extrémités non serties de la virole s'écarte de la forme sertie triangulaire vers celle qui con- serve dans une large mesure la forme originale, représentée ici comme circulaire, Par conséquent, les extrémités non serties forment effectivement une bride de renforcement aux deux extrémités de la virole, Ainsi, en laissant sans la sertir l'extrémité de la virole dirigée vers le conducteur, on obtient un évasement en forue de cloche.pour supporter les torons'du conducteur.,de manière qu'ils ne se plient pas trop lorsqu'ils quittent l'extrémité de la virole. Ceci est tout à fait apparent, par exemple, sur la figure 6.
L'organe qui résulte du sertissage de la virole sur le conducteur, comme on le voit sur la figure 2 en coupe transversale, présente en général une figure à trois cotés ayant l'apparence d'un triangle festonné ayant des faces concaves formées par les crénelures 30 et 32 définies trans- versalement par des arcs circulaires de rayon R2 (figure 11) et possédant des sommets 35, 35 et 36 respectivement, arron- dis de manière à former des arcs circulaires de diamètre plus petit, R1 et R3, tangents aux arcs concaves.
Les deux sommets 35,'adjacents à la orénelure la plus grande 32 sont plus aigus que le troisième sommet 36, de sorte que toute la section transversale de la connexion a, en géné- ral, l'aspect d'un triangle isocèle. Comme on le voit, en comparant les figures 1 et 2, un des avantages de l'invention
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consiste en ce que dans une connexion munie d'une languette de borne, le contour de la connexion se confond avec l'élément de languette 28;
les sommets aigus 35, étant plus ou moins alignés avec' les bords de la languette, ne produisent pas de déformation nuisible et le sommet moins aigu 36, s'alignant avec le joint 38, le maintient sous compression pendant le sertissage, par,conséquent, tous les efforts se produisant dans la languette de contact sont absorbés par la bride circulaire de renforcement 37 tandis que les nervures formées par les sommets 35 résistent aux efforts de.pliage, de traction et de torsion. ,
Parmi les avantages d'une connexion, objet de l'in- vention, on constate ceux résultant du fait que les.crénelures 30 et 32 peuvent être orientées dans une position quelconque relativement à un joint dan la virole.
par exemple, comme on le voit sur la figure 3, la connexion a été faite avec un joint 38 à proximité du contre de la'crénelure la plus grande 30. Ceci est particulièrement'avantageux avec des raccords de bout en bout (raccords à butée''ou parallèles) ou des rac- cords du genre à gland (raccords d'extrémité). Le joint est ordinairement brasé, mais l'invention présente de grands avan- tages pour les joints à butée, parce qu'elle soumet la viro- le à une compression périphérique.
La figure 3, représente une coupe transversale d'une connexion faite avec les mêmes poinçons et avec une virole 22 de la même dimension que celle représentée sur les figu- res 1 et 2, mais avec un conducteur 24a ayant une section transversale d'environ le double de la section transversale du conducteur 24 avant sertissage.
Si ce conducteur est serti avec la même force de sertissage maximum que celle utilisée pour faire la connexion représentée sur la figure 2, la connexion est consolidée et forgée conme précédemment, mais la quanié plus grande dE;
métal maintient les parties de somment 40 plus épaisses, Si le sertissae est réalisé dan
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une presse ou un outil avec une force suffisante pour dépla- cer les matrices de la même quantité que celle rperésentée sur la figure 2, il en résulte que la paroi de 'la virole et le câble sont amincis par une extrusion longitudinale plus grande sous Inaction des matrices de serrage, en laissant une zone plus grande à l'intérieur de la virole 22 pour s'adapter à la section transversale plus grande (bien que di- minuée) de l'extrémité 24a du conducteur. Il est désirable, par conséquent, de réaliser un pourcentage limité de réduc- tion de la section transversale du conducteur 24a.
Le métal de la virole'22 et du conducteur 24a sont forgés solidairement ensemble sur la figure 3, de même que sur la figure 2, pour produire une connexion présentant une grande résistance à la traction et à la torsion.
Parmi les raisons pour lesquelles une forte résistance à la torsion existe dans une connexion telle que celle repré- sentée sur les figures 2 et 3, l y a lieu' de noter que le procédé de sertissage commande à la fois laforme de la viro- le et la forme du conducteur pour former un assemblage forgé 39 entre le conducteur et la virole qui ne s'adapte, en aucun point, à la périphérie de la forme primitive du conducteur.
Par conséquent, lorsque le conducteur est soumis à la torsion aucune partie importante de l'assemblage 39 n'est soumise un effort qui est purement de cisaillement. Il en résulte que l'assemblage a une très grande résistance aux efforts de tor- sion.
Une autre raison pour laquelle une connexion, objet de l'invention, présente une-grande résistance à la torsion provient de ce que la secion transversale du conducteur ser- ti a une forme généralement triangulaire avec des côtés con- caves. tes trois sommets 40, 40, 41 relativement aigus des faces de l'assemblage 39 respectivement, créent des butées qui s'étendent extérieurement à partir de l'axe de la con- nexion sensiblement'perpendiculairement aux efforts de torsion
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afin de leur résister. Pour illustrer ce fait, une ligne 42, radialç,en tirets, sur la figure 3, passe par l'axe de la connexion et par-un des sommets 40. On voit qu'une tangente 43 à une des butées est presque parallèle à la ligne 42.
En outre, ces faces de butée, près dès sommets 40 et 42, se trouvent à des distances radiales maxima de l'axe de la con- nexion, afin de réaliser les bras de couple maximum efficace de résistance à la torsion.
Comme on le voit sur les figures 2 et 3, un autre désavantages de l'invention réside dans le fait que les ner- vures formées par les sommets arrondis 34 et 36 de la virole réalisent un renforcement à proximité des deux côtés de cha- cune des,crénelures 30 et 32 et servent ainsi à maintenir le métal crénelé de la virole solidement contre le conducteur qui y est logé et à résister à toute tendance des crénelures de la virole de s'échapper du conducteur pour un rappel en arrière. En outre, ces.nervures renforcent la connexion dans la région des sommets d'assemblage'40 et 42 afin d'aider à résister aux efforts de torsion décrits ci-dessus.
La Demanderesse a trouvé qu'avec une connexion, objet de l'invention, on peut utiliser une virole sensiblement plus mince qu'avec les connexions antérieures possédant une bonne résistance comparable contre les efforts de torsion et de traction. Par exemple, avec la connexion, objet de l'inven- tion, on utilise une épaisseur de paroi de virole-égale a 58 % seulement de celle utilisée avec une connexion du genre de celle représentée dans le'brevet des Etats-Unis 2 535 013.
L'utilisation d'une paroi plus mince non seulement économise des frais de matière, mais elle permet d'utoiliser une force inférieure de 15 à 20 % à celle utilisée dans le brevet des @tats-Unis 2 535 013 pendant l'opération de sertissage. En outre, même avec une paroi de virole ayant la même épaisseur, une force inférieure à 20 à 25 % est nécessaire, par oonsé- auent, le gain total de rendement dû à l'utilisation du
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sertissage selon l'invention avec une virole à paroi plus mince permet d'utiliser de 35 à 45 % de force en moins tout en produisant une connexion de résistance plus grande. En même temps, le prix initial et les poids de la machine, des outils et des matrices utilisés au sertissage sont moindres et leur usure est moindre en raison des forces moins grandes nécessitées.
Sur la figure 4, on a représenté une connexion d'ex- trémité isolée de quatre conducteurs isolés 26, 26a de di- mensions différentes. Comme on le voit sur les figures 5,et 6, le raccord d'extrémité 20a utilisé pour réaliser la con- nexion comprend une virole de'métal 22a emmanchée sur les extrémités dénudées 24 des conducteurs.
La virole environ+ nante 22a est une gaine isolante ayant une partie d'extrémité fermée de diamètre plus petit serrant étroitement l'extérieur de la virole de métal 22±, ,et ayant une partie d'enveloppe ouverte de plus grand diamètre, destinée à entourer et à pro- téger les extrémités de l'isolement sur les conducteurs 26 et 26a, La gaine isolante 50 est fixée à la virole de métal 22a soit par un serrage à frottement entre elles augmenté par l'élasticité de la gaine soit par un ciment de liaison soit d'autre manière. La connexion est'obtenue en appliquant les forces de sertissage au travers de la gaine isolante 50 sur la virole et le conducteur qui est logé dedans.
Lorsqu'elles sont utilisées avec des viroles isolées, les forces plus petites utilisées,et l'action des poinçons au cours de la fermeture contre la gaine isolante, permettent à une dimension plus grande de virole isolée d'être sertie.
Cependant, cette action est telle que, pendant les phases finales de sertissage, lorsque les pressions augmentent, la pression est répartie sensiblement sur toute la périphérie de la gaine isolante, ce qui évite ainsi un sérieux affai- blissemnt dû à la perforation. Un léger fluage circonféren- tiel se produit en s'éloignant des centres des régions
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crénelées 30 et 32 vers les sommets arrondis 34 et 36.
Ceci est avantageux en ce que l'épaisseur de l'isolement le long des sommets 35 et 36, semblables à des nervures, est un peu augmentée, au point où la connexion a le plus de chance de toucher d'autres.objets et'où l'usure peut se produire par frottement,
Après le sertissage, si la gaine isolante 50 n'est pas liée au métal, elle se retire lentement dans les régions des crénelures de manière à laisser de minces vides 52, en forme de croissant, sous l'isolement, ce qui réalise une pro- tection additionnelle contre les contacts de court circuita- ge et un plus long trajet de fuite vers la virole si l'iso- lement devait être endommagé à un instant quelconque.
En raison de ce que la gaine isolante sur les vides 52 en forme de croissant peut' fléchir élastiquement jusqu'au choc, un tel dommage est très improbable. ', .
L'orientation du sertissage qui l'écarte du joint 38 de la, virole n'est pas essentielle.mais elle est avantageuse parce que le sertissage tend à soumettre les parties 35, 36, à la compression oirconférentielle la plus grande.Avec des raccords isolés du genre représenté sur les figures 5 et 6, la déformation de la forme circulaire en une ,forme triangu- laire peut avoir lieu;
par conséquent, suivant une orienta- tion angulaire quelconque, car la couche d'isolement diminue les variations des différences d'efforts circonférentiels dans la virole,
Comme on le voit sur.-les figures 7, 8, 9, 13 et 14, une série de poinçons servant à produire une connexion, ob- jet de l'invention, comprend-un poinçon femelle ou à' cavité et un poinçon mâle de crénelage 62.
La matrice 60 comprend une cavité, indiquée d'une manière générale en 63 et destinée à y loger longitudinalement la virole et munie de côtés sensiblement rectilignes 64 inclinés intérieurement suivant un petit angle par rapport à la direction de fermeture
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représentée par une ligne en tirets 66 (figure 8), Le fond de la cavité 63 est défini par une crénelure centrale longi- tudinale, représentée sous la forme d'une bosse arquée 68 entre les sillons concaves.69 de petit rayon et tangents aux cotés rectilignes 64. aussi bien qu'à la bosse 68.
Le. poinçon-Mâle 62 comprend une paire de dents for- mant came et s'étendant laté ralement, ayant des surfaces polies de came 72 avec une gorge 73 disposée longitudinale- ment entre elles.
La bosse 68 et les dents 70 sont disposées longitu- dinalement à la virole et sont un peu plus courtes qu'elle et elles forment des crénelures représentées sur les figures 1 et 4. '
La virole 68 et le conducteur qui y est logé sont placés dans la cavité 63 (figure '7) qui a une largeur moyenne légèrement plus grande que le diamètre extérieur de la virole Les côtés de la cavité et les faces 72 et 73 du poinçon entou- rent la virole et l'alignent au-dessus de la bosse 68,
Les poinçons se ferment 1',un contre l'autre (figure a) le long de la direction 66 qui, bien que représentée rectili- gne, pour être utilisée dans des outils du genre à fonctionne ment reotiligne, peut aussi être bombée pour des outils du genre de pinces ou autre.
Par conséquent, là o les organes sont désignés comme "parallèles" au trajet 66 des poinçons, ceci comprend aussi les trajets "concentriques" pour un fono tionnement courbe.
Les dents 70 pénètrent dans la cavité aveo leur face extérieure 74 s'étendant parallèlement à la direction 66 et en contact coulissant ou légèrement écartées, sur une petite dis- tance, des côtés respectifs 64 de la cavité. Les côtés 64 convergent légèrement, de préférence (voir aussi figure 13) ce qui peut comprimer légèrement la virole, Cette légère convergence est avantageuse, car elle réalise un support la- téral positif par l'action des côtés de la oavité, lorsque
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le poinçon mâle 62 pousse la virole vers le bas dans la cavité.
Lorsque le poinçon mâle pénètre dans la cavité, les dents 70 produisent une multiplication de la force et une' action'de fléchissement pour écraser la virole transversale- ment jusqu'à ce qu'elle soit déformée de manière à se confor- mer sensiblement aux surfaces de conformation du poinçon associé et que le conducteur se conforme sensiblement à l'in- térieur de la virole déformée.
Cet écrasement initial transver- sal et cette action de came de la virole et du conducteur se produisent avant que les vides ne soient supprimés et lors- que la gorge 73 est remplie, la plus grande partie de la force est alors appliquée à la virole et au conducteur par une action de compression directe par la force du 'poinçon mâle entraîné dans la cavité afin .d'assurer une section transversale pleine. En.raison de l'action transversale ini- tiale de came et de la déformation de la virole ét du oonduo- teur pour se conformer mutuellement, la compression-finale obtient plus facilement une section transversale pleine sans une diminution excessive de la section transversale du con- ducteur ou de la virole..
Pendant la réalisation de l'action de came et pendant la compression finale, les dents 70 sont supportées latéra- lement par les côtés 64 de la cavité pour empêcher des ef- forts indésirables sur la gorge 73 dû'poinçon 62. En outre, la gorge 73 est protégée contre les efforts indésirables, car, lorsque la force appliquée augmente pendant les phases finales du sertissage, la gorge 73 est remplie et l'action de came cesse.
Les cotés de la cavité peuvent être avantageusement inclinés vers la direction 66 suivant un angle variant entre 1/2 et 3 (c'est-à-dire un angle de convergence compris entre 1 et 3 ), Une inclinaison d'environ 1 pour chaque côté (c'est-à-dire un angle de convergence d'environ 2 ) est
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considérée comm optimum.
L'invention réalise à la fois les avantages d'un em- prisonnement.. latéral étroit de la virole pendant sensiblement toute l'opération de sertissage et aussi la facilité d'enlè- vement de la connexion terminée hors de la cavité.
Lorsque les dents 70 pénètrent dans la cavité, leurs surfaces intérieures de came et de sertissage 72 viennent d'a- bord en contact tangentiellement avec la virole en des points 76 sur des faces opposées de l'axe central de la cavité et sur des faces opposées de l'axe de la virole, On a tracé les lignes 77 pour indiquer que les points 76 se trouvent au-dessus des parois latérales de la virole dans la direction 66. Ces points 76 sont écartés des cotés de la cavité d'une distance infé- rieure au quart de la largeur de la cavité 63. 'Lorsque les surfaces de caca 72 frappent d'abord la virole en des points 76, les parties efficaces de ces surfaces sont inclinées sui- vant des angles à environ 30 par rapport à la direction 66.
Par conséquent, l'action de came produit des forces de cré- nelae agissant perpendiculairement à la paroi de la virole et plus grandes que la force appliquée. En supposant que la force appliquée soit égale à F1, elle est équilibrée direc- tement par la force F1 exercée par la bosse 68 sur la virole.
La force F2 exercée parallèlement à 66 par chacune des deux dents 70, est égale à 0,5 F1, mais la force efficace produite par chacune des surfaces de came 72 radialement contre la paroi de la virole dans cette phase initiale est égale à ;
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0$5 F coséo. 300 = F1
Ces forces surmontent 'la force de l'arc de la virole et courbent-la paroi de la virole contre le conducteur 24 en trois emplacements, comme le'montre la figure 8, le partie du sommet de la virole qui est courbée vers la gorge 73 compère
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avec des part.ie:
des surfaces de came 72 qui sont presque p',#al1rlr.s ti la uii- eti.oz Geo, en augmentant l'effet de !!l1l1- t 1.:l1.\:rU n,1 mE' 1-i 1'f;9 S, 'l:i.:-I1 1:'1t .L'f.M;:ti...n '::U.' .4.tI;lt t,
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supérieur de la virole suivant une circonférence pour compri- mer la paroi, de la virole et pour former la crête 36.
Lorsque les matrices continuent à se fermer, les sur- faces de came viennent en contact avec une partie croissante de la circonférence de la virole et la poussent intérieurement pour 'minore la résistance en arc du conducteur et éventuel- lement pour forger ensemble le conducteur et la virole avec un fluage substantiel du métal.
La courbure de la paroi de la virole produit une cré- nelure initiale qui s'adapte sensiblement à la bosse 68 et aux surfaces 73 et la continuation du crénelage augemente la zone de coopération avec les surfaces de came. Ceci est avan- tageux car, lorsque les forces de sertissage augmentent, il se produit un accroissement concomitant dans la zone de la paroi de la virole utilisée pour transmettre les forces de sertissage au conducteur de sorte que les pressions exercées sur la surface extérieure de le virole ne sont pas augmentées à l'excès en un point quelconque, et qu'une perforation ou un affaiblissement inadmissible de la paroi de la virole peut alors être évité. Ceci est particulièrement avantageux pour les 'viroles isolées.
L'effet de multiplication de force des poinçons ré- duit à un minimum la force appliquée nécessaire, tandis que le métal de la virole et du câble sont extrudés dans les " vides 73 et latéralement dans les. vides 69 pour produire la forme de triangle isocèle festonné comme on le voit sur la figure 9,,
A cette phase de l'opération dé setissage, la connexion est sensiblement -exempte de vides.
En outre, cette connexion est complètement emprisonnée entre les poinçons mâle et femelle et une extrusion longitudinale doit se pro- duire, par conséquent, pendant l'augmentation finale du mou- vement de fermeture, c'est-à-dire de la position representie sur l.a figure 9 jusqu'à ce que, les éléments de limitation 80
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sur le poinçon mâle coopèrent avec les éléments de limita- tion 82 sur le poinçon femelle afin de limiter une pénétra- tiom ultérieure des dents' 72 dans la cavité 63. Cette extru- sion finale longitudinale assure un contact de métal nouveau et une conformation du conducteur à la virole, elle fiminue le rappel en arrière et augmente la résistance de la connexion terminée;en écrouissant le métal.
Pendant'cette'phase finale d'extrusion, lorsque les matrices se déplacent au-delà de la position représentée sur la figure 9, l'action de came cesse de sorte que la force ap- pliquée nécessaire augmente brusquement avec les résultats avantageux indiqués ci-dessus.
'La ligne continue 90 sur la figure 11 représente le contour d'une section transversale de la connexion sertie, à plus grande échelle, sur le centre longitudinal du sertissage.
Un facteur important permettant d'atteindre la haute qualité et le rendement d'une telle connexion est l'extrusion longitu- dinale du métal, qui peut être exprimée sous la forme d'une réduction de la zonede section transversale du métal dans la , région du sertissage. Ce pourcentage de réduction (appelé aussi taux de réduction) G est défini par la formule :
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(1) 0 = A (1) Acf dans laquelle "Acf est la somme des zones de sections tra,ns- versales du conducteur et de la virole et "A" est la zone de section transversale du métal lorsque le sertissage est terminé.
Un autre facteur, qui est important dans la détermination du fonctionnement des poinçons et de la façon 'dont le fluage à froid du métal a lieu pendant le sertissage, est la largeur de la cavité (c'est-à-dire l'écoulement "Z" entre les parois latérales opposées, mesuré perpendiculairement à la direction 66 au fond de la cavité au-dessus de la bosse 68).
En général,' la Demanderesse a trouvé que la dimension
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optimum pour "Z" est égale au diamètre maximum de la virole "Dmax" plus un léger jeu, compris, par exemple entre 0,025 mm et 0,25 mm. pour permettre une pénétration facile de la viro- le dans la cavité et pour supporter ensuite latéralement la virole ou l'emprisonnement pendant l'opération de sertissage.
Le contour de la virole sertie (et celle des surfaces de poinçon) peut être exprimé mathématiquement en fonction de la zone àe section transversale brute du métal avant ser- tissage, "Acr" , de la réduction de pourcentage ou du taux de réduction "C" et de "Z", dans laquelle "Z" est défini par :
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bzz ) Z = Dmax + 0,005 x (25,4 mt) .
Considérons une. courbe symétrique festonnée 90, 92 circonscrite à un triangle équilatéral 91 dont la partie su- périeure 92 est en tirets, on appellera cette courbe "équila- t@rale festonnée". Une autre analyse .sera faite de cette courbe "isocèle festonnée" 90 en supprimant la partie 92.
La figure 11 représente un grand triangle équilaté- ral ABC formé de quatre petits triangles équilatéraux iden- tiques AED, BFE, CDF et DEF, ce dernier étant central et autour duquel la courbe équilatérale festonnée est circons- crite.
Des relations géométriques représentées sur la figure, on tire :
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( ) S = R2 + 3R, 'équation dans laquelle R1 représente les rayons des cour- bes semi-circulaires définissant les. sommets arrondis de l'ensemble serti de la vior et du conducteur, les centres de ces rayons étant les points D, E et F. De même R2 = les rayons des courbes définissant'les cotés concaves du corps serti de la virole et du conducteur vu en coupe,'les centres de ces rayons étant les pointe A, B et C. Dans certains cas, on peut utiliser des rayons R1 et R2 légèrement plus petits ou plus grands, auquel cas leurs centres respectifs sont lé- gèrement à l'intérieur ou à l'extérieur des points A,B,C,D,
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E et F.
La surface "G" du grand triangle équilatéral ABC en fonction de sa hauteur totale "h" et de la longueur "S" d'un de ses aôtés AB est :
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(4) 1 G = 1/ 2 hs dans laquelle : S = A Rl + Reg) h = 2 fl 3 (Ri + Rz )
Si AE= la surface de la courbe équilatérale festonnée 90-92, cette surface peut être exprimée en fonction de "G" comme suit :
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(5) ' A,; = G - il R: + 3 'TC (5) 2 .
1 2"'""2!
En remplaçant G de l'équation (4) dans l'équation (5), l'expression de "AE" devient ;
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( 6 ) 1 , = V 3 (Rl1 + 2) - Tl R -h 3 ;ii R 1 IF 2 2
Si Aof= la sufface brute de la section transversale du métal avant sertissage, c'est-à-dire la somme des surfaces de section transversale du conducteur et de la virole, le rapport "C" entre cette section transversale brute et AE est
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exprimé par (7) , . Act
En remplaçant R2 de l'équation (3) dans l'équation.
(6) et en substituant CAcf de l'équation (7) dans l'équation (6) et en simplifiant, l'expression devient :
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(8) CAor = R2 [4 V3 - 3TL + R18 [3 IL - 4 (3 j
En résolvant oette équation.du second degré en R1, on a les résultats en fonction de "Z",, de "C"et de "Acf" comme on le désire :
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(9) R==8 - ll,261 ± - lp6O4GA or 2 et on détermine "R2" facilement à partir de l'équation (3) :
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( lao) R2 = ¯s + ! , 2s.s - l,6Ù4±Àf'
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En utilisant les formules (9) et (10),on peut dé-
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terminer les valeurs de RI et de EZ pour toute valeur désiré de ai', 0.
En raison des relations produites, le rapport entre R et R2 peut être déterminée direo-tement à partir de la fi- gure 11 puisque la distance J, -â partir de laquelle la centre 30 de la bosse 32 s'étend Qu-dessus d'une ligne 94 tangente aux deux semants arrondis 35 et 35, est égale à Ri,
La distance J peut ussi être exprimée par :
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(11) J " R2 3 JtRr+ R2) Ri (Il) Ra) - <#' 2 l3 que l'on peut simplifier pour avoir :
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( la) ;: 9,134 (Ri + R2)
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Si l'on pose i = Rli comme expliqué ci-dessus, R peut être exprimé en fonction de R1 comme suit :
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(13) R2 = 6,46' Ri
Cette relation s'applique exactement seulement lors- que ,les centres des rayons respectifs sont situés aux som-
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mets des triangles équilatéraux (c*est-â-dire en ,, en H, en C, en D, en E et en F) et ,que les longs arcs 30 et 32
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rencontrent les aros sami-circu.a3.ras 35, 36 exactement aux extrémités des diamètres, à 60 des côtés adjacents du trian- gle DEF. Ceci est approximatif pour la plupart des conditions pratiques de la courbe équilatérale festonnée.
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Avec e ttt3 relation, la valeur de E, exprimée en " fonction de R1 est:
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(14) Z=9,46 Ri
La hauteur HE de la forme du 'sertissage équilatéral festonné 90-92 est égale à :
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(l?) NE = V 3' R, + R2 - =+ 2Ri"2,86? +o,es7RZ 8,47 RI 2- - )*' et à partir de' l'équation (14). on voit que, en fonction de Z, HE est égale à
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(15A) =.8 14¯Z S = 0,9 s 9,46
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préférable de transformer la forme équilatérale festonnée en une forme isocèle festonnée en omettant la partie en tirets 92 du sommet ou de la crête supérieure formée entre les cré- nelures 30, 30;'.
Un rayon légèrement plus grand définit cette crête avec son centre en une position F à un angle ss sous la ligne BC.Ceci renforce la crénelure 62 et permet au métal de la virole d'être extrudé plus complètement dans la gorge 73 même si l'on utilise du cuivre plus dur ou un autre métale pour la virole.
L'aire Al de la forma isocèle festonnée 90 est égale à
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H6) == Ag- ,2 (16) AI .81- - (Â2 fizRl) où A2 est défini comme égal à :
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(17) A2 = R3R2 sin 2 - (A3 + ) et A3 et A4 sont'définis dns la figure 12.
En définissant ensuite les arcs circulaires formés par R3 et R3 en coordonnées rectangulaires X et Y, les ex- pressions pour A3 et A4 deviennent;
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Ra (18) A3 == 2 r ' .- ¯x, dx R2 ,1 sin (19) A4 = 8 \''R- Y3 ày R3 oox x pour sertir la plupart de.9-connexions, l'angle de- vrait être compris entre 100-,.et 30 environ, mais pour une large variété d'aplications, une valeur de 20 constitue un bon compromis, avec @ ayant une valeur égale à 70 m La résolution des équations (18) et (19) est fonction de @ =70 donne :
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(20) A3 = 0,027 Ru (21) , = 0,9 R
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La substitution des valeurs des équations (20) et (21) dans l'équation (17) avec 70 , donne : (22) A= 0,643 R2R3- 0,027 R4-0,9R5 La substitution de A2 de l'équation (22) dans l'Rquea- tion (16) et l'utilisation d'une définition de "C" correspondant à celle de l'équation (7) donne :
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(23) Ar = CACf = AiE + 0,027 Ra + 0)9Rµ - ,&43RR3 - 7tRÎ " ' ' 2
D'après les relations géométriques, on voit que R3 peut être exprimé en fonction de R1 et de R2, comme suit :
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(24) R3 = AZ + R ( 1 ;sin } = 2, 065 Rl + 0, 0638 R2 siri -,
En remplaçant R de l'équation (24) et AE de l'equa- tion (6) dans l'équation (23) on obtent,
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(25) À 04r Oel52 R + 2,093 R1112 + 5,90R ; . 2 , 1 1
Puis en substituant R2de l'éqution (3) dans (25) et en résolvant en R1, on obtient la relation entre R1 C, 8 et Acf, comme on l'a desird: :
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(26) Rl = lt377 $ ,.. ii3¯.¯# 2,768CAof 2 par conséquent, R1 pour la forme isocèle festonnée., peut être calculé pour Af, C, S'et (\ quelconques, R2 est calculé à partir de l'équation (3) comme on l'a fait'pour l'équation (la) et R# se calcule à partir de l'équation (24).
En supposant que R1 soit tracé à partir de D et de E, et R2 à partir de A, B et C respectivement, comme centres , il est évident que Inéquation (13) est toujours valable, de sorte que le remplacement de R2 de l'équation (13) dans l'é- quation (24) donne R3 en fonction de R1.
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(27) R3 = lio65R, + 0,0638 (6,46 RI) = 1,5 Ri
La hauteur de la forme de sertissage isocèle fes- tonnée 90 peut être déterminée en fonction de H2 et de
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(28) HI = HE - Ri - [(R2 + R3) cos d, - R3J
En simplifiant ensuite en utilisant R3 à partir de l'équation (24) et Hg de l'équation (15), on obtient H1 en fonction.de R1;
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(29) HI = 2,567R Oe567R2 = 6#31 Ri
En comparant les équations (15) (15A) et (29), on voit que, avec ss égal à 20 , on a:
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(30) HI = 0,75 BE = 0,67
Lorsque B diminue jusqu'à 10 , HI estapproximative- ment = 0,9 et HE = 0,8@.
Si B augmente jusqu'à 30 HI est approximativement = 0. 6JHE=0,5z.
Or la Demanderesse a trouvé que les caractéristiques Demanderesse .que les caractéristiques du sertissage sont.augmentées si lés,bords extrêmes des surfaces de poinçons, qui forment les extrémités 34 des créa- lures 30 et 32, s'évasent vers l'arrière.en forme de courbe douce.' Le rayon "R4" de cette courbe est approximativement du même ordre de grandeur que R1, Par conséquent, "R4" peut être compris entre 1/2 R1 et 3/2 R1 mais, pour un grand nombre d'applications, on le fait égal à R1 ou légèrement inférieur à cette valeur.
On préfère cette grandeur relative de "R4" parce qu'elle réalise une conicité suffisamment graduée vers les extrémités 34 des crénelelures
Par l'analyse et par des essais, la Demanderesse a déterminé que certaines séries- dans les dimensions ci-dessus sont avantageuses, par exemple, le rapport R2 R1 peut varier entre 6 et 9 avec 7,5 étant très sensiblement la valeur repré- sentée dans l'équation (13) e avec 7,5 ou 8 utilisés dans certains cas où l'on désire obtenir des nervures un peu plus prononcées dans la connexion terminée. Le rapport R3 R1 peut être compris entre 1,2 et 1,7, avec 1,5 représentant la valeur la plus avantageuse pour de nombreuses applications.
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'Le rapport de la hauteur H1 de la courbe isocèle festonnée à sa largeur ± peut être compris entre 0,5 et 0,8, les deux tiers environ étant les plus satisfaisants pour. de nombreu- ses applications.'
Un avantage important de l'invention réside dans le fait que la diminution de po'urcentage "C" peut être comprise entre un point quelconque entre 15 % et 48 % dans la connexion avec des résistances à la torsion et à la traction dans la connexion susceptibles d'être aussi grandes que les maxima. ce qui se produit dans la série comprise entre 30 et 40 %, C = 35 %'étant le plus souvent utilisé.
L'invention s'applique à toutes les dimensions de conducteurs comprises entre 0,644 mm (jauge américaine AWG) et 600 000 x (0,025 mm2 ou même au-delà. Une série donnée de poinçons peut fonctionner sur une grande série de dimensions de conducteurs et produit une résistance optimum sur des sé- ries de dimensions relatives, par exemple celles comprises en- tre 0,644 et 1,29 mm, 9mm et 1,63 mm, ou par exemple de
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231 000 x (0,025 mmo à 300 000 x r0,t5 mm)2, ou de 300 000 x (0,025 mm)2 à 380 000 x (0,025 mm)2, ou de 380 000 x (0,025 mm) à 478 000 x (0,025 mm2),
Un exemple particulier d'une série de poinçons desti- nés à être utilisés sur un conducteur de 500 000 x (0,025 mm2),
destiné à produire une diminution de 35 %, donnait les valeurs suivantes :
R1= 2,89 mm (figures 11 et 12)
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R = 21,61 mu = 7x47 FfI (figure il) R3 = 4,45 mm= 1,53 R1 (figures Il et 12)
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Ri = 2,61 mm 0,902Rl (au-dessous) F =30,3 mm *(f ignre 11) K = 16,78 mm (figure 11) Hl - K + R= 19,68 mm (figure 11) H1/8= 0,65 L -- 13,11 mm (figure 14).
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M = 16,91 mm (figure le)
P = 2.85 mm (figure 14)
Q= 1 ,La plupart de ces valeurs sont définies ci-dessus et sont indiquées sur les figures entre parenthèses, K est la distance du sommet supérieur vers le bas aux centres pour les rayons R1 L est la distance dont lqbavité 73 est éloi- gnée sous les éléments de limite 80; est la longueur axiale totale de la cavité et des dents 70, et P est la hauteur to- tale des dents 70, R4 est le rayon à l'extrémité longitudina- le des surfaces des poinçons conformateurs.
Tel qu'il est utilisé ici, le mot "conducteur" est destiné à comprendre n',importe quel fil ou câble plein ou toronné ou groupe d'entre eux ou un conducteur quelconque sans tenir compte de la forme de sa section transversale.
D'après ce qui précède, il est évident que les for- mes de réalisation de l'invention décrites ci-dessus sont bien appropriées à réaliser les avantages décrits, et que les différentes caractéristiques de l'invention peuvent subir autant de modifications qu'il est désirable pour adapter l'invention à différentes applications et, dans quelques cas, certaines caractéristiques de l'invention peuvent être uti- lisées sans les autres caractéristiques correspondantes.
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].EVE;N.1 l qA. T IillJ] . -
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.