Brevet FR2476371A1 — publié le 19810821

La présente invention concerne un câble d'allumage sous haute tensibn (dêsigne ci-après par l'expression "c&ble d'allumage") qui est utilise pour emnêcher l'émission dans l'atmosphère de parasites radio-électriques produits par l'allumage électrique d'un moteur à combustion interne d'une voiture automobile par exemple. Lorsque des substances conductrices, comme du sel (destiné par exemple à empêcher le verglas sur les routes dans une contrée froide), de la boue, etc.,se fixent à la surface externe de la gaine du câble d'allumage,de sorte que son impédance par rapport au potentiel de la terre s'abaisse, le courant de charge s'échappe en fonction de la capacité électrostatique existant entre une âme conductrice d'une certaine résistivitê (que l'on appellera "âme", par abréviation) et la surface externe de la gaine. Ainsi, lorsque la capacité électrostatique s'accroit, la tension d'allumage tend à diminuer, l'allumage devenant alors médiocre. Pour éliminer ces défaillances de l'allumage, il est nécessaire d'utiliser un câble d'allumage dont la capacité électro- statique est de 80 pF/m ou moins. Une manière d'abaisser la capacité électrostatique consiste à augmenter le diamètre externe du câble d'allumage. Tou- tefois, puisque le diamètre externe du câble d'allumage est ordi- nairement d'environ 7 à 8 mm, une telle augmentation n'est pas souhaitable, puisque, alors, le câble d'allumage obtenu cesse d'être interchangeable avec les câbles classiques. et occupe plus de place. Pour abaisser la capacité électrostatique tout en maintenant constant le diamètre externe, il est nécessaire de réduire le diamètre extérieur de l'âme et, pour abaisser la capa- cité électrostatique jusqu'au niveau indiqué ci-dessus de 80 pF/m ou moins, il est nécessaire de ramener le diamètre externe de l'âme à 1,2 mm ou moins. Toutefois, si l'on se contente de réduire le diamètre externe de l'âme, celle-ci se coupe pendant l'extrusion ou la vulcanisation de l'isolant, de la gaine protectrice, etc., si bien qu'il est alors impossible de produire, à l'échelle commerciale, des câbles d'allumage qui soient suffisamment stables du point de vue de leur aptitude a supporter la haute tension, comme dans le cas o onutilise des faisceaux de fibres de verre coime élément de tension. L'emploi de faisceaux d) fibres de polyamide aromatique à la place du faisceau de fibres de verre évite les défauts indiqués ci-dessus, mais donne naissance à une aptitude insuffisante à supporter la haute tension, comme cela est décrit ci-après. De plus, on ne peut obtenir une aptitude stable à supporter la haute tension, ou bien il apparaît des problèmes, tels que difficultés de préparation des bornes, etc. Un premier but de l'invention est de proposer un cible d'allumage présentant une faible capacité électrostatique comme cela a été indiqué ci-dessus, tout en surmontant les problèmes liés à la réduction du diamètre externe de l'àme avec l'emploi d'un faisceau de fibres de verre, et avec l'emploi d'un faisceau de fibres de polyaramide. Un deuxième objet de l'invention est de surmonter les défauts décrits cidessus, et on réalise ce but en plaçant l'âme en contact suffisamment étroit avec le matériau isolant pour surmonter le défaut consistant en une médiocre aptitude à supporter la haute tension, en utilisant une àme présentant une structure à plusieurs couches afin de faciliter la préparation des bornes, en disposant la couche semi-conductrice externe de l'Ame en contact étroit avec la matière isolante, et en plaçant une couche de dénu- dation conductrice entre la couche semi-conductrice interne et la couche semi-conductrice externe. Un troisième but de l'invention est de proposer un cable d'allumage dans lequel on peut enlever l'isolant et la couche semi-conductrice externe en même temps qu'une couche de dénudation, on peut réaliser la préparation des bornes facilement puisque les couches se trouvant au-dessous de la couche de dénudation ont une conductivité suffisante, et on peut fortement améliorer la conduc- tion existant entre le cable d'allumage et la borne préparée. Ainsi, selon l'invention, il est proposé un cable d'allu- mage sous haute tension comprenant une âme conductrice résistante, une couche isolante, et une c uche formant une gaine protectrice, o la couche conductrice résistante comprend un élément de tension, une couche semi-conductrice interne, une couche semi-conductrice externe, 2 4 7637 1 et une couche de dénudation disposée entre la couche semi-conduc- trice interne et la couche semi-conductrice externe. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un câble d'allumage à faible capacité électrostatique selon la technique antérieure; et - la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un câble d'allumage à faible capacité électrostatique selon l'invention. Pour éliminer les problèmes d'émission de parasites électriques qu'entraîne la décharge d'allumage, il est nécessaire de prévoir une résistance d'environ 16 k Q/m dans l'âme du cable d'allumage. Ainsi, de façon générale, on fait appel à une âme d'un diamètre d'environ 1,8 mm, qui a été préparée par imprégnation d'un faisceau de fibres de verre au moyen d'une peinture au carbone (à savoir un mélange de noir de carbone et d'un agent liant fluide, dis- persés dans un solvant). Lorsque l'on diminue le diamètre du faisceau de fibres de verre utilisé comme élément de tension, l'âme peut se couper pendant l'extrusion ou la vulcanisation de la couche isolante, de la gaine protectrice, etc. Ceci rend difficile la production commerciale d'un tel cable d'allumage. Il est possible de surmonter le défaut indiqué ci-dessus que l'on rencontre en employant un faisceau de fibres de verre par l'emploi d'un faisceau de polyaramide à résistance mécanique élevée. Par exemple, comme cela est illustré sur la figure 1, en imprégnant un faisceau 1 de fibres de polyaramide (par exemple de "Klever", marque déposée de DuPont de Nemours) de 1500 deniers au moyen d'une peinture au carbone 2 de façon à produire une âme de diamètre ex- terne compris entre 0,9 et 1,2 mm et en plaçant sur l'âme ainsi obtenue un isolant 5 en polyéthylène réticulé, une tresse de verre 6 et une gaine 7 en caoutchouc d'éthylène-propylène (caoutchouc EP) ou de caoutchouc de silicone, dans l'ordre indiqué ci-dessus, on peut obtenir un cable d'allumage présentant une faible capacité électrostatique d'environ 80 pF/m. 2 47637 1 Toutefois, le câble d'allumage à faible capacité électro- statique ainsi obtenu présente l'inconvénient d'avoir une aptitude à supporter la haute tension manquant de stabilité, et d'avoir une durée de vie insuffisante en cas d'utilisation longue et répétée. Ainsi, si l'on effectue un essai de résistance à la tension d'une bobine d'allumage, qui est un essai dans lequel on utilise un câble d'allumage revêtu d'une peinture à l'argent et mis à la terre, et on applique à l'âme une tension de bobine d'allumage de 30 kV que l'on fait décharger dans un mince intervalle entre le conducteur du cAble et la terre, après quoi on décide s'il y a rupture du câble en un laps de temps déterminé (par exemple 20 000 h) en supposant que la voiture a été conduite sur une certaine distance dans des conditions analogues à celles qui se produiraient le plus probablement en pratique, il apparaît que ce câble d'allumage possède une médiocre aptitude à supporter la haute tension. A la suite d'une étude prolongée des causes de cette médiocre aptitude à supporter la haute tension, la demanderesse a découvert que les irrégularités, ou inégalités, de la surface de l'ame et le jeu existant entre l'âme et l'isolant sont en grande partie responsables de la médiocre aptitude à supporter la haute tension. Pour surmonter cette première cause de défaillance, à savoir les irrégularités ou inégalités de la surface de l'àme, il est nécessaire de rendre la surface lisse ou égale, par exemple 2-5 en revêtant par extrusion l'âme au moyen d'un caoutchouc ou d'une matière plastique semi-conducteurs ou en effectuant un revêtement suffisant d'une peinture très visqueuse. Pour surmonter l'autre cause, à savoir l'existence d'un jeu entre l'Ame et l'isolant, il faut placer l'âme en contact étroit avec le matériau isolant destiné à être placé à sa surface externe. Avec un cAble d'allumage dans lequel l'âme et le matériau isolant sont mis en étroit contact, lorsqu'on enlève l'isolant pour préparer des bornes, on enlève également, en même temps que l'isolant, la couche semiconductrice. Ceci entraîne une médiocre conduction entre le câble d'allumage et la borne. C'est pourquoi, jusqu'ici, une couche de dénudation a été placée sur une couche externe de l'âme conductrice résistante dans le but de faciliter la séparation de la couche semi-conductrice Si vis-à-vis de la couche isolante. L'existence de cette couche de dénudation sur la couche extérieure de l'âme dans les procédés de la technique antérieure provoque facilement la formation d'un jeu entre la couche semi-conductrice et la couche isolante. L'existence de ce jeu est susceptible de produire une médiocre aptitude à sup- porter la haute tension. Pour réaliser une bonne aptitude à supporter la haute tension et faciliter la préparation des bornes, il est prévu, selon l'invention, une couche de dénudation qui est placée entre une couche semi-conductrice interne et une couche semi-conductrice externe. Pour former la couche de dénudation, on peut utiliser une peinture du type silicone que l'on prépare en mélangeant une substance conductrice, par exemple du carbone, du graphite, de l'argent, du cuivre en poudre, avec un caoutchouc ou une matière plastique, comme cela a été fait jusqu'ici aux fins de préparer une peinture semi-conductrice, et enfin en mélangeant la peinture semi-conductrice avec un composé à base de silicone. Ci-dessous, on va expliquer de façon plus détaillée l'invention en se reportant à un exemple illustré par la figure 2. Sur la figure 2, la référence Il désigne un élément de tension, la ré- férence 12 désigne une couche semi-conductrice interne, la référence 13 désigne une couche de dénudation, la référence 14 désigne une couche semi-conductrice externe, la référence 15 désigne une couche iso- lante, la référence 16 désigne une couche de renforcement et la référence 17 désigne une gaine protectrice. Comme le montre la figure 2, un faisceau Il de fibres de polyaramide (1500 deniers) a été imprégné au moyen d'une peinture au carbone 12 pour préparer un faisceau de diamètre extérieur de 0,6 mm. Une couche 14 de caoutchouc d'éthylène-propylène semi- conducteur a été appliquée par extrusion sur le faisceau de fibres d'aramide obtenu via une couche de dénudation 13 faite d'une pein- ture au silicone de manière à préparer une ame conductrice résis- tante d'un diamètre externe de 1,1 mm. Sur cette ame conductrice résistante ont également été placées une couche isolante 15 de polyéthylène réticulé, une tresse de verre 16 et une gaine 17 de caoutchouc d'éthylène-propylène, dans cet ordre, de manière à former le cable d'allumage. Le câble d'allumage ainsi obtenu a une capacité électrostatique de 79 pF/m. L'essai de mesure de l'aptitude à supporter la tension d'une bobine d'allumage montre que tous les échantillons sont satisfaisants. Pour effectuer la préparation de bornes, on peut séparer la couche isolante et la couche semi-conductrice externe de l'âme l'une de l'autre au moyen de la couche de dénudation et, puisque celle-ci a une conductivité suffisante, la préparation de bornes peut être réalisée facilement. On a préparé de la même manière des câbles d'allumage, sauf que la couche isolante 15 a été faite à partir d'un mélange de polyéthylène et d'un caoutchouc d'éthylène-propylène ou bien d'un produit de réticulation d'un mélange de polyéthylène et d'un copolymère d'éthylène-a-oléfine, et ces câbles ont montré avoir une faible capacité électrostatique, une excellente aptitude à supporter la haute tension, et une bonne facilité de préparation de bornes, comme c'était le cas pour le cable dans lequel le polyéthylène était utilisé seul. On a aussi préparé des cables d'allumage de la même manière que cela indiqué ci-dessus, sauf que la couche semi-conduc- trice externe était faite à partir d'un composé semi-conducteur à base de copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle, et ils ont montré avoir une faible capacité électrostatique, une excellente aptitude à supporter la haute tension, et une bonne facilité de préparation de bornes, Ainsi que cela a été décrit ci-dessus en détail, le produit de l'invention constitue un excellent câble d'allumage. Alors que les explications précédentes décrivent un mode de réalisation dans lequel la couche de renforcement se trouve en dessous de la gaine protectrice, il est également possible selon l'invention de séparer la gaine protectrice en une couche protectrice interne et une couche protectrice externe et de placer la couche de renforcement entre la couche interne et la couche externe. La couche de renforcement peut être un ruban perforé ou un élément analogue, aussi bien que la tresse de verre, et il est également possible de l'omettre le cas échéant. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des cibles dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses autres variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. 247637 1 R E V E N D I C A T I 0 N S l C â ble d 'alluma ge sous haute tension comprenant une âme conductrice d' une certaine résistance, une couche isolante (15), et une gaine protectrice (17), le câble étant caractérisé en ce que l'ame conductrice résistante comprend un élément de tension (11), une couche semi-conductrice interne- (12), une couche semi-conductrice externe (14), et une couche de dénudation (13) disposée entre les couches semi-conductrices interne et externe. 2. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre externe de l'âme conductrice résistante est de 1,2 mm ou moins et l'élément de tension est un faisceau de fibres de polyamide aromatique. 3. Cable selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche semiconductrice externe est formée par revêtement par extrusion d'une composition semi-conductrice de caoutchouc ou de matière plastique. 4. C ble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche isolante comprend un polyéthylène réticulé ou un mélange de polymère réticulé contenant du polyéthylène.