Brevet FR2266430A1 — publié le 19751024

La presente invention concerne un appareil destiné à la fabrication de harnais de câblage de l'espèce comportant un ensemble de fils électriques ayant chacun une âme conductrice dans une gaine isolante, fixes a une feuille support isolante. L'appareil selon l'invention comprend une première électrode agencée pour venir en contact de la gaine d'un fil électrique en deux points espacés l'un de l'autre sur la circonférence du fil, une seconde électrode pouvant être rapprochée et éloignée de la première électrode et agencée, en cours d'utilisation, pour emprisonner une feuille support contre la gaine dudit fil,en un point de la circonférence du fil généralement équidistant angulairement autour de la circonférence desdits points auxquels la gaine est contactée par ladite première électrode, et des moyens pour appli- quer auxdites première et seconde électrodes une tension d'alimentation alternative å radiofréquence, lesdites première et secondes électrodes étant disposées de sorte aue les trajets les plus courts à travers le fil et la bande supportdepuis la première électrode jusqu'à la seconde électrode1 ne traversent pas l'amie du fil, et, en cours d'utilisation, la tension alternative a' radiofrequence appliquée auxdites première et seconde électrodes provoquant un chauffage de la gaine et de la bande support et produisant ainsi une soudure à leur interface. La première électrode peut avantageusement présenter la forme d'un bloc conducteur ayant, a' l'intérieur, un canal dans lequel est reçu le fil, les parois opposées du canal venant en contact de la gaine du fil en deux points circonférentiellement espacés. La première électrode est,de préférence, sous la forme a'une plaque,dans laquelle on a pratiqué une fente dans laquelle est reçu le fil, les bords de ladite fente venant en contact delta gaine du fil en des noints respectifs espacés autour de sa circon férence Il est souhaitable cue ladite plaque fendue soit supportée par un bloc dc matériau isolant dans lequel est pratiqué un canal correspondant a' la fente dans la plaque, le fil reposant dans ledit canal. La face de la première électrode présentée à la seconde électrode est avantageuserent recouverte d'une feuille de matériau isolant. La première électrode est, de préférence, agencée pour recevoir et venir en contact d'autres -ils,d'une manière analogue à celle précédemment mentionnée, La première électrode peut être commodément agencée pour recevoir lesdits fils disposés selon la configuration qu'ils occuperont dans le harnais terminé, Il est souhaitable que la seconde électrode soit agencée pour emprisonner une ou des régions de la feuille support contre le ou chacun desdits fils simultanément De préférence, la seconde électrode présente la forme d'une série de barres dont chacune emprisonne une région de la feuille support contre une région du ou de chaque fil. Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ci après,à titre d'exemples non limitatifs, avec reférence aux dessins annexés dans lesquels 2 La figure 1 est une coupe schématique d'un appareil selon un premier mode de réalisation de l'invention ; La figure 2 est une vueJsimilaire à celle de la figure 1, d'un appareil selon un second mode de réalisation de l'invention ; La figure 3 est une vue en plan schématioue d'un appareil selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Avec référence à la figure 1, l'appareil est prévu pour la fabrication d'un harnais de cablage pour un véhicule routier, ce harnais comprenant des fils haute tension en vue d'une connexion entre le distributeur d'allumeae et les bougies d'un moteur; ces fils sont maintenus selon une relation spatiale désirée tout en étant fixés à une feuille support. Chaque fil comporte une ame conductrice dans une gaine thermoplastique, de préférence du chlorure de polyvinyle, et la feuille support est une feuille de matériau thermoplastique, également, de préférence ,en chlorure de polyvinyle, L'appareil comporte une première électrode de masse 11 constituée par un bloc de matériau conducteur, de préférence en aluminium, dans lequel est pratiCe un canal 12 de section transversale rectangulaire.La largeur du canal 12 est sensiblement égale au diamètre du fil haute tension 13 avec lequel l'appareil doit être utilisé. Sur la face supérieure de la première électrode 11 se trouve positionnée une couche 14 de matériau isolant, cette couche 14 étant réalisée avec une fente correspondant au canal 12 dans l'électrode llo Une seconde électrode sous tension 15 peut etre rapprochée et éloignée de l'électrode îlc Ces électrodes Il et 15 peuvent être reliées à une source d'alimentation alternative à radiofréquence. En cours d'utilisation, un fil 13 est engagé dans le canal 12 de l'électrode 11, la profondeur du canal étant telle qu'une partie de la gaine du fil fait saillie depuis le bord ouvert du canal. La feuille support en chlorure de polyvinyle 16 est ensuite positionnée sur la couche isolante 14 et recouvre la gaine du fil 13. Ensuite, l'électrode 15 est appliquée à la feuille support 16 et comprime le fil 13 dans le canal 12. L'application de pression par l'électrode 15 a deux effets, tout d'abord, le fil 13 est dilaté en largeur et fait fermement contact avec les parois latérales opposées 12a, 12b du canal et, en dessous de l'électrode 15, la gaine du fil 13 est légèrement aplatie augmentant la surface de contact intime entre la gaine et la feuille support 16o Ensuite, la tension d'alimentation alternative à radiofréquence est appliquée aux électrodes 11, 15.Cette tension provoque une soudure entre la gaine du fil 13 et la feuille support 16. La soudure est formée par l'effet thermique de la tension alternative à radiofréquence appliquée aux bornes des deux électrodes d'un condensateur, à savoir les électrodes 11, 15, le diélectrique du condensateur étant la gaine du fil 13 et la feuille support 16. La tension alternative provoque l'établissement de forces électrostatiques dans la gaine du fil 13 et la feuille support 16, et le facteur de pertes de la gaine et de la feuille support est tel qu'une proportion de l'énergie traversant est absorbée sous forme de chaleur, et,par suitefune soudure est formée. On notera que les trajets les plus courts entre les électrodes Il et 15 ne traversent pas l'amie du fil 13, et ainsi le chauffage maximal se produit dans des régions espacées de l'amie du fil. L'appareil représenté à la figure 1 est un exemple quelque peu simplifié, et bien que la disposition représentée produise des soudures acceptables, l'appareil souffre de certains inconvénients. Par exemple, on notera que la gaine du fil est également en contact de la première électrode 11 à la base du canal 12 Ainsi une partie de l'énergie passant entre les électrodes 11, 15 passera à travers toute l'épaisseur du fil y compris l'âme. De plus, l'électrode Il est relativement massive, et ainsi agit comme radiateur de chaleur.Par conséquent, la quantité d'énergie qui doit être appliquée entre les électrodes il, 15 pour obtenir la soudure entre la gaine du fil 13 et la feuille support 16 est augmentée par suite de l'effet de refroidissement de l'électrode 11. Dans le mode de réalisation représenté figure 2 les problèmes du mode de réalisation selon la figure 1 sont minimisés. Ainsi, la première électrode 22 est constituée par une plaque d'aluminium fendue et est supportée par un socle en perspex 23 dans lequel a été pratiqué un canal 24 correspondant à la fente de la plaque 22. Ici encore la face de la première électrode 22 présentée à la seconde électrode déplaçable 15 est recouverte d'une feuille 14 de matériau isolant. Le fonctionnement de l'appareil représenté figure 2 est similaire à celui décrit à propos de la figure 1, mais on notera quelpuisque la masse de la première électrode de masse est considérablement réduite, l'effet de refroidissement de l'électrode est réduit en conséquence.De plus, la gaine du fil 13 vient en contact de la première électrode en deux points seulement, et ceux-ci sont disposés de sorte qu'en utilisation, le trajet le plus court entre l'électrode 22 et l'électrode 15 ne traverse pas l'âme du fil. De plus, bien entendu, puisque le socle 23 ntest conducteur, il n'y a pas de trajet de conduction directement à traver l'épaisseur du fils ainsi qu'on peut le voir dans la disposition de la figure 1. I1 est clair que les exemples décrits ci-dessus sont de nature fondamentale du fait qu'ils sont prévus pour produire une unique soudure entre une feuille support et un unique fil. Avec une telle disposition, si on désire une série de points de soudure entre le fil et la feuille support, sur tout la longeur du fil, le fil et la feuille support doivent alors etre déplacés par rapport aux électrodes et l'opération répétée plusieurs fois. Toutefois, si on le désire, la première électrode de masse peut être suffisamment grande pour recevoir toute la longueur du fil de sorte qu'il devient nécessaire de déplacer seulement l'électrode supérieure sur tqute la longueur du fil pour produire une série de soudures par points. Dans le cas où on dispose de suffisamment de puissance, l'électrode supérieure peut alors être façonnée pour venir en contact de la feuille support 16 et du fil 13 simultanément en un ensemble de points espacés sur toute sa longueur, de sorte que des soudures peuvent être réalisées en ces points, simultanément, en une seule opération. Du fait nue plusieurs soudures sont produites simultanément, on comprendra que les exigences de puissance sont en conséquence plus grandes mue celles pour produire une seule soudure.Si on le désire, bien entendu, une unique soudure continue sur tout la longueur du fil peut être produite en utilisant une seconde électrode allongée l5o Dans l'exemple représenté à la figure 3, l'appareil est -agencé pour produire un harnais complet comprenant un ensemble de fils, en une seule opération. Ainsi, la première électrode de masse 32 qui présente également la forme d'une plaque d'aliminium supportée par un socle en perspex, comprend un certain nombre de fentes 33 égales au nombre de fils du harnais. Les fentes 33 sont façonnées pour suivre les trajets désirés de leurs fils respectifs, et le socle en perspex est muni de canaux correspondants. Ici encore, la surface supérieure de l'électrode 32 est recouverte d'une feuille isolante ayant des fentes à l'intérieur correspondant aux fentes 33.En pratique, le socle en perspex est un bloc continu et la première électrode de masse 32 présente la forme d'une série de plaques façonnées, individuellement fixées au socle en perspex et reliées entre elles électriquement. La seconde électrode déplaçable sous tension présente la fonne d'un ensemble de barres conductrices 35 (représentées en pointillés à la figure 3). Les barres 35 sont électriquement reliées entre elles et sont portées par un support déplaçable commun de façon à pouvoir être rapprochées et éloignées en bloc de l'électrode 32. Les barres 35 sont disposées de façon à s'étendre généralement transversalement à la direction des fentes 33, et chaque barre recouvre ainsi une région de chaque fil. De plus, les barres 35 sont espacées les unes des autres généralement sur toute la longueur des fils.En cours d'utilisation, les fils sont engagés dans leurs fentes respectives 33, et la feuille support est déposée au-dessus des fils. ensuite, les barres 35 sont de';lacêes au contact de la feuille support, et une pression est appliquée pour comprimer chaque fil en dessous de la barre respective. La soudure se produit ainsi de la meme manière que celle décrite en référence aux figures 1 et 2, de sorte que chaque fil est simultanément soude à la feuille support en un certain nombre de points espacés sur toute sa longueur, le nombre de points de soudure étant, bien entendu, égal au nombre de barres 35 de la seconde électrode. Comme précédemment décrit le harnais à fabriquer est un harnais de fils haute tension pour reunir électriouement un distributeur d'allumage aux bougies d'un moteur à combustion interne.Les fils haute tension 13 sontlde préférence, munis de terminaisons appropriées préalablement à la fabrication du harnais.De plus,puisqu'il est souhaitable que les extrémités terminées puissent être manoeuvrées indépendamment les unes des autres pour faciliter la connexion avec le distributeur d'allumage et les bougies, les régions d'extrémités terminées des fils ne sont pas soudées à la feuille support. Ici encore, on comprendra que s'il est souhaitable de produire des soudures continues -sur toute la longueur des fils, la seconde électrode sous tension pourrait etre alors sous la forme d'une plaque plut8t que d'un ensemble de barres. Toutefois, il faut comprendre que les exigences-de puissance pour produire simultanément des soudures continues entre chaque fil et la feuille support seront considérablement plu8 élevées que celles requises pour produire des soudures par points localisées entre chaque fil et la feuille support. Selon une modification des dispositions ci-dessus décrites, la seconde électrode déplaçable est sous la forme d'un rouleau, et après la mise en contact du rouleau avec la feuille support et l'application de pression suffisante pour provoquer la compression nécessaire du fil et un agrandissement de la zone de contact intime entre le fil et la feuille support, la feuille support et le fil sont déplacés par rapport aux électrodes, soit en tirant la feuille support et le fil à travers les électrodes, soit en déplaçant au moins la seconde électrode sur toute la longueur du ou des fils. Dans cette variante, une soudure continue sur toute la longueur du ou de chaque fil peut être produite sans le besoin d'une fourniture de puissance de I1 importance nécessaire pour produire des soudures continues simultanées. Ainsi, la soudure continue est produite séquentiellement durant le déplacement relatif du fil et de la feuille support, et des électrodes. Dans tous les exemples précédemment décrits, il est souhaitable que les points decontact entre les fils et la première électrode soient tels que les trajets les plus courts entre les deux électrodes ne traversent pas l'rame pour la raison supplémentaire que 1'âme constitue une électrode auxiliaire. Ainsi de la puissance peut etre gaspillée par absorption dans l' me, et de plus il a été constaté queldans certaines circonstancestune puissance non négligeable peut être absorbée par l'ame pour provoquer une fusion localisée de la gaine autour de l'ame, sur toute la longueur de celle-ci. On notera que,dans les exemples précédemment décrits, l'ap- pareil était destiné à produire une forme particulière de harnais, à savoir un harnais consistant en fils haute tension gainés en chlorure de polyvinyle et en une bande support en chlorure de polyvinyle. Toutefois, il est clair que d'autres formes de harnais, non nécessairement destinés à des applications automobiles, peuvent être fabriqués. On estime que des soudures acceptables peuvent etre produites dans une large gamme de matières thermoplastiques, bien que certains matériaux, par exemple le polypropylène soient difficiles à souder, probablement en raison de leurs caractéristiques diélectriques et de facteur de pertes.On reconnattra que la fréquence et la tension de la source électrique, et le temps durant lequel la tension est maintenue seront déterminés par les propriétés et dimensions des matériaux à souder. Toutefois, dans une expérience, des soudures satisfaisantes ont été produites entre une feuille support en chlorure de polyvinyle et des fils gainés en chlorure de polyvinyle en utilisant l'appareil représenté à la figure 3. La tension fournie aux électrodes était de 1 000 volts maximum à 27,2 MHZ, et la puissance était appliquée entre les électrodes pendant une durée non inférieure à 6 secondes, et non supérieure à 10 secondes. Une force de 57 kg était appliquée à la feuille support et aux fils par la seconde électrode, et la seconde électrode était autorisée à aplatit les fils de 0,5 mm.Ce paramètre final est connu en tant que profondeur d'affaissement de soudure, et peut être considéré comme la distance sur laquelle un point sur la pfiri- phérie du fil se déplace vers l'axe du fil lorsque le fil est aplati pour augmenter la zone de contact intime entre le fil et la feuille support. Les fils étaient en fait des fils haute tension gainés en chlorure de polyvinyle classiques ayant un diamètre de 7,0 1 O,25mm, et la feuille support était une feuille en chlorure de polyvinyle vendue sous la marque déposée de 405 VELBEX par B.X.L. Limited, et avait 0,5 mm d'épaisseur. Il a été constaté que des temps de soudure excessifs peuvent provoquer une surchauffe du chlorure de polyvinyle avec dégagement consécutif de chlorure d'hydrogène. Ceci se traduit à son tour par de grandes lacunes produites dans la gaine, avec le risque consécutif d'arc électrique. REVEflI CATI ONS 1,- Appareil destiné à la fabrication d'un harnais de cablage, caractérisé en ce cu'il comprend une première électrode agencée pour venir en contact de la gaine d'un fil électrique en deux points espacés l'un de l'autre autour de la circonférence du fil, une seconde électrode pouvant être rapprochée et éloignée de la première électrode et agencée, en cours d'utilisation, pour emprisonner une feuille support contre la gaine dudit fil en un point sur la circonférence du fil genéralement équidistant angulairement, autour de la circonférence, desdits -points auxquels la gaine est contactée par ladite première électrode, et des moyens pour appliquer auxdites première et seconde électrodes une tension d'alimentation alternative à radiofréquence, lesdites première et seconde électrodes étant disposées de sorte que les trajets les plus courts à travers le fil et la bande support de la première électrode à la seconde électrode ne traversent pas l'amie du fil, et, qu'en cours d'utilisation, la tension alternative à radiofréquence appliquée aux première et seconde électrodes provoque un chauffage de la gaine et de la bande support et produise ainsi une soudure à leur interface. 2,- Appareil selon la-revendication 1, caractérisé en ce que la première électrode est sous la forme d'un bloc conducteur dans lequel est pratiqué un canal a l'intérieur duquel est reçu le fil, les parois opposées du canal venant en contact de la gaine du fil en deux points circonférentiellement espacés. 3o- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première électrode présente la forme d'une plaque dans laquelle est pratiquée une fente dans laquelle est reçu le fil, les bords de ladite fente venant en contact de la gaine du fil en des points espacés respectifs autour de sa circonférence. 4.- Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite plaque fendue est supportée sur un bloc de matériau isolant dans lequel est-pratîoué un canal correspondant à la fente de la plaque, le fil reposant dans ledit canal 5.- Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face de la première électrode presentée à la seconde électrode est recouverte d'une feuille de matériau isolant 6.- Appareil selon l'une quelconque des revendications precé- dentes, caractérisé en ce que la première électrode est agencée pour recevoir et contacter d'autres fils de manière analogue au susdit fil0 7- Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la première électrode est agencée pour recevoir lesdits fils disposés selon la configuration qu'ils occuperont dans le harnais terminé. 80- Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde électrode est agencée pour emprisonner simultanément une ou des régions de la feuille support Contre le ou chacun des fils. 9.- Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite seconde électrode est sous la forme d'une série de barres dont chacune emprisonne une partie de la feuille support contre une région du ou de chaque fil.