Brevet FR2722925A1 — publié le 19960126

DISPOSITIF POUR AMELIORER LE DURCISSEMENT DE LIAISON DE BLINDAGE DE CÂBLES ELECTRIQUES DESCRIPTION L'invention concerne un dispositif pour améliorer e durcissement de liaison de blindage de ambles électriques, c' est-à-dire de câbles composés d'au moins un conducteur linéaire et d'au moins une tresse de blindage autour du conducteur ou des inducteurs ; on trouve en général une tresse de lindage autour de chaque conducteur, mais certains câbles possèdent encore ce qu'on appelle un surblindage, c'est-a-dire une tresse de blindage entourant tous les conducteurs et leurs blindages à la fois. es blindages et les surblindages servent à immuniser es conoucteurs, c'est-à-dire à les isoler es iniluences électriques environnantes, produites notamment par les autres conducteurs ou par des câbles oisifs, pour préserver a pureté des signaux qui parcourent les conducteurs. Ils sont particulièrement appréciés dans les domaines aéronautique et spatial où n désire encore plus qu'ailleurs se prémunir contre es défauts de signaux accidentels. Les extrémités des câbles sont liées à des connecteurs : les conducteurs sont joints à d'autres conducteurs et les blindages et le surblindage sont normalement mis à un potentiel unique et déterminé qui est en pratique le potentiel de l'appareil ou du véhicule dans lequel le câble est utilisé. Cela mplique une liaison mécanique des blindages et du surblindage à un élément du connecteur qu'on peut caractériser par une impédance électrique de transfert. Plus cette impédance est élevée, moins l'immunité du câble est bonne. Pour raccorder une extrémité de câble blIndé à un connecteur, la demanderesse commençait par dénuder les conducteurs et les blindages, voire le surblindage, aux extrémités des câbles, raccordait les conducteurs selon le branchement voulu dans le Connecteur, et approchait les tresses de blindage ou de surblindage, rassemblées en une houppe cylindrique unique, d'une plaque plane ou creuse du connecteur jusqu a la toucher. la houppe était alors soudée à la plaque, et garnie sur toute sa surface dénudée par de La matière d'apport de suture afin de la recouvrir et en particulier de boucler les interstices des fils des tresses. Cette mesure était nécessaire pour protéger réellement les conducteurs des influences extérieures, mais relativement Longue et fastidieuse, et elle devait être accomplie avec de grandes précautions pour ne pas aire pénétrer de la matière fondue trop profondément à ravers la houppe, car as conducteurs pouvaient être atteints par la matiere fondue, et des courts-circuits auraient été inevitables. L'impédance de transfert était assez importante. -a déconnexion était malaisée car il fallait iriser a soudure. Enfin, ce procédé était impossible pour les câbles à blindage en aluminium qui semblent pourtant appelés à un plus large emploi. L'invention a été créée devant ces difficultés, et scr, objet principal est donc de raccorder les blindages aux connecteurs en évitant les aléas du soudage tout en obtenant une excellente liaison électrique et donc une très faible impédance de transfert. e moyen essentiel retenu pour cela consiste à remplacer le soudage par un moyen mécanique de serrage des tresses sur le connecteur. Pour récapituler, l'invention est tout d'abord relative à un connecteur de câble électrique composé d'au moins un conducteur et d'au moins une tresse de blindage autour du conducteur, et ce connecteur est caractérisé en ce qu'il est en forme de manchon autour duquel la tresse est placée, le conducteur étant mis dans le manchon, et en ce qu'il comprend en outre deux bagues de serrage de la tresse sur le manchon ; cet agencement offre en lui-même les avantages déjà mentionnés de facilité pour établir et interrompre la connexion, et de la faible impédance entre le blindage et le connecteur. I1 a aussi été constaté que l'impédance de la liaison était encore nettement réduite si les bagues étaient des anneaux continus qui se contractaient par magnétostriction, alors que des colliers de serrage ordinaires, même bandés fortement, n'avaient pas la même efficacité. On a constaté qu'un seul collier suffisait à donner un résultat intéressant mais que l'impédance de transfert baissait encore nettement en augmentant le nombre de bagues de serrage sur le manchon, bien qu'on eût pu croire qu'une seule surface de contact aurait suffi à procurer la meilleure conduction possible. I1 est encore avantageux que le manchon soit pourvu de portées circulaires moletées ou plus généralement rugueuses, devant les bagues de serrage pour parfaire le contact, surtout si ces portées sont au fond de gorges creusées dans le manchon. Un autre aspect de l'invention est relatif à l'essai de câbles électriques blindés, afin notamment de mesurer l'impédance des blindages. L'impédance supplémentaire due à la liaison aux connecteurs est ici désavantageuse parce qu'elle s'ajoute à l'impédance des blindages sans qu'on puisse la distinguer. On préconise alors un outillage à deux connecteurs particuliers pour mener l'essai. L'un est conforme à la description qui précède et sert à recueillir le courant. L'autre est un connecteur d'injection de courant dans le cabale, en forme de noyau autour duquel la tresse et le conducteur sont placés, le connecteur d'injection comprenant en outre une bague de serrage de la tresse sur le manchon. On applique donc le même principe de connexion pour le connecteur d'injection, dans le noyau duquel le courant d'alimentation circule et se répartit dans tous les éléments conducteurs du câble. L'invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide des figures suivantes, annexées à titre illustratif et non limitatif la figure 1 représente un câble blindé, la figure 2 représente une conception de l'art antérieur pour relier un câble blindé à des connecteurs afin de réaliser une mesure d'impédance du câble, la figure 3 représente le circuit complet de mesure, la figure 4 représente un montage conforme à l'invention pour mesurer une impédance du câble, la figure 5 représente un autre usage d'un connecteur conforme à l'invention, et la figure 6 représente un dispositif de striction de bague. On décrira d'abord et essentiellement l'invention dans l'application pour laquelle elle a d'abord été conçue, à savoir les essais de câbles, puis on expliquera comment l'employer facilement pour n'importe quelle connexion de câbles. Le câble blindé typique et complet de la figure 1 est composé de conducteurs 1 linéaires, dont on a représenté quelques-uns, qu'entourent des gaines 2 isolantes comme dans les câbles électriques classiques, mais ici une tresse de blindage 3 entoure chacune des gaines 2, et elle est protégée par une gaine externe 4 qui l'entoure. Les éléments de conducteur blindé ainsi composés sont rassemblés en faisceau dans un étui interne 5 qu'entoure un étui externe 6, et une tresse de surblindage 7 est enserrée entre les étuis 5 et 6. Comme on l'a déjà mentionné, l'invention peut s'appliquer à des câbles différents et en particulier à des câbles dépourvus des tresses de blindage 3. La liaison d'une éprouvette 8 de câble blindé à des connecteurs pour réaliser un essai d'impédance impose tout d'abord de dénuder les extrémités de l'éprouvette 8 en y ôtant les gaines 2 et 4 et les étuis 5 et 6, pour laisser subsister une longueur utile 9 où l'éprouvette 8 est intacte, selon l'agencement de la figure 2 qui illustre le procédé antérieur. Une des extrémités est raccordée à un connecteur d'injection 10 de courant dont la pièce essentielle est une coupelle 11 dans laquelle on enfonce les conducteurs 1, les tresses de blindage 3 et la tresse de surblindage 7, cette dernière étant seule visible sur la figure, après avoir entremêlé tous ces éléments du câble, qui sont ensuite définitivement unis entre eux et à la coupelle 11 grâce à un cordon de soudure 12. Ce cordon de soudure 12 est déposé sur le bord circulaire de la coupelle 11 mais s'étend jusqu'à la longueur utile 9 en recouvrant les tresses 3 et 7 afin d'isoler totalement les conducteurs 1 de l'extérieur. De l'autre côté de l'éprouvette 8, on trouve un connecteur de mesure 13 ou de réception du courant formé essentiellement d'une plaque 14 sur la surface de laquelle on pose l'extrémité des tresses de blindage 3 et de surblindage 7 qui ont été réunies en une houppe cylindrique après qu'on a ouvert les tresses de blindage 3 pour les dégager des conducteurs 1. Comme précédemment, un cordon de soudure 15 est déposé sur la surface de la houppe ainsi obtenue pour la recouvrir entièrement et l'unir à la plaque 14. Les conducteurs 1 ont été regroupés et assemblés à un conducteur unique non représenté ici mais qui s'étend dans un embout 16 de jonction au reste du circuit électrique d'injection et de mesure de courant. L'embout 16 est vissé à la plaque 14 du côté opposé à l'éprouvette 8, et les conducteurs de câbles s'étendent à travers un perçage de la plaque 14. Ce mode de raccordement des conducteurs 1 est spécifique à un essai de câble. Mais les mêmes problèmes dus à la soudure des tresses se poseraient avec les applications habituelles des connecteurs. L'éprouvette 8 et les connecteurs 10 et 13 sont enfermés dans un tube conducteur 17 pendant l'essai, qui est mené avec le dispositif de la figure 3. Le connecteur d'injection 10 est relié à un générateur d'électricité 18 qui fournit un courant alternatif dont la fréquence peut être choisie dans une large gamme. Le connecteur de mesure 13 est relié à un analyseur de spectre 19. Le générateur 18 et l'analyseur 19 sont reliés à un calculateur 20, et l'analyseur de spectre 19 est relié à un traceur de courbes 21. On peut mesurer l'impédance d'ensemble grâce à la répartition du courant d'une source unique qu'offre le connecteur d'injection 10. Dans l'invention, dont une réalisation est illustrée à la figure 4, les connecteurs 10 et 13 sont remplacés par un nouveau connecteur d'injection 25 et un nouveau connecteur de mesure 29. Le connecteur d'injection 25 est ici composé d'un noyau oblong ayant sensiblement la forme d'une olive, plein, et pourvu d'une surface cylindrique 26 extérieure dans laquelle on a ménagé un moletage 27, au fond d'une gorge 28. Les conducteurs 1, les tresses de blindage 3 et la tresse de surblindage 7 sont enfilés autour du noyau du connecteur d'injection 25, devant la surface cylindrique 26, et une bague 39 de serrage, situé devant le moletage 27, est contractée pour presser tous ces éléments de l'éprouvette 8 contre la surface cylindrique 26. Le courant électrique provenant du générateur 18 est délivré à travers le noyau du connecteur d'injection 25 et passe dans tous les éléments comprimés par la bague 39 sans qu'une impédance notable, notamment sous forme d'autoinductance, soit produite. A l'autre bout de l'éprouvette 8, le nouveau connecteur de mesure 29 est en forme de manchon. On enfile comme précédemment les tresses de blindage 3 et la tresse de surblindage 7 autour de sa surface externe 30 cylindrique, mais les extrémités des conducteurs 1 sont ici raccordées en un faisceau 31 et engagées dans le perçage 32 du manchon, pour être connectées -comme auparavant- au conducteur de l'embout 16. La surface externe 30 est entaillée de deux gorges 37 et 38 semblables à la gorge 28, et qui comprennent en particulier encore un moletage 33 ou 34 au fond. De même, deux bagues de serrage 35 et 36 sont respectivement prévues devant les moletages 33 et 34 et permettent de serrer les tresses 3 et 7 sur la surface externe 30. Il est possible d'obtenir la contraction sur des bagues 35, 36 et 39 de bien des manières. Après un certain nombre d'essais, on est toutefois arrivé à la conclusion que les moyens qui donnaient les meilleurs résultats étaient constitués par une bague continue en cuivre étamé sujette à la magnétostriction. On a aussi obtenu des résultats satisfaisants quoique moins bons avec des bagues continues en alliage de nickel et de titane présentant une mémoire de forme et qu'on rétreint en les chauffant, ou avec des colliers de serrage formés d'un ruban d'acier inoxydable dont les extrémités, recourbées, sont rapprochées par une pince. L'impédance de transfert observée entre les connecteurs et les tresses de blindage 3 et de surblindage 7 varie en fonction de la fréquence du courant. On a trouvé dans une réalisation effective de l'art antérieur conforme à la figure 2 que cette impédance était comprise entre 3.10-4 et 4.10-4 ohm en continu et qu'elle baissait progressivement quand un courant de fréquence plus élevée était donné jusqu'à 1 mégahertz environ, où elle atteignait un palier à environ 1,5.10-5 ohm, mais qu'elle remontait sensiblement aux hautes fréquences pour atteindre à nouveau une valeur comprise entre 3.10-4 et 4.10-4 ohm à 100 mégahertz. Dans une réalisation de l'invention conforme à la figure 4, l'impédance de transfert est inférieure à la précédente de 10E à 20% environ du continu à 1 mégahertz, après quoi l'écart devient beaucoup plus important, car l'impédance de transfert n'augmente plus guère aux hautes fréquences avec l'invention, au point qu'on n'atteint que 2.10-5 ou 3.10-5 ohm à 100 mégahertz. On peut donc conclure que l'invention divise l'impédance de transfert par dix environ aux hautes fréquences. C'est donc surtout là que son intérêt sera manifeste, mais l'immunité des câbles aux parasites est renforcée pour toutes les fréquences. Le connecteur de mesure 16 peut être employé séparément du connecteur d'injection 25, pour raccorder une extrémité de câble blindé à l'enveloppe d'un appareil ou à une cloison. Les conducteurs 1 du câble ne sont pas alors réunis en un faisceau 31 mais raccordés individuellement à des conducteurs, et les tresses de blindage 3 et de surblindage 7 sont mises au potentiel électrique convenable par le connecteur, normalement à la masse de l'appareil ou du véhicule dans lequel le câble est situé. Une telle situation est représentée à la figure 5, où le connecteur 29 est posé sur une cloison 40 par une bride plate 41 qui le termine et qui est percée de trous de passage de boulons 42. Les conducteurs 1 sont unis à d'autres conducteurs 43 par un dé de jonction électrique 44. L'engin de striction des bagues 35 et 36 (figure 6) comprend un générateur de courant alternatif 45 relié aux deux bornes d'un solénoïde 46 entourant les bagues 35 et 36. Le courant produit dans le solénoïde 46 en induit un autre, de parcours circulaire, dans les bagues 35 et 36, qui sont alors soumises à une force radiale centripète qui les contracte. Un même dispositif est prévu pour la bague 39. L'invention est compatible avec tous les câbles blindés connus. Les moletages 27, 33 et 34 sont très bénéfiques à l'amélioration de la qualité du transfert, mais d'autres surfaces rugueuses seraient également convenables. De même, les gorges 28, 37 et 38 sont avantageuses, sans être indispensables car un bon transfert électrique est obtenu sans elles. Enfin, le connecteur d'injection 25 peut être pourvu d'une autre bague et d'une autre gorge moletée pour la recevoir, mais cette autre bague semble offrir moins d'intérêt que pour le connecteur de mesure 29. REVEND ICATIONS 1. Connecteur (29) de câble électrique composé d'au moins un conducteur (1) et d'au moins une tresse de blindage (3, 7) autour du conducteur, caractérisé en ce qu'il est en forme de manchon autour duquel la tresse est placée, le conducteur étant mis dans le manchon, et en ce qu'il comprend en outre deux bagues de serrage (35, 36) de la tresse (3, 7) sur le manchon. 2. Connecteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque bague de serrage est un anneau continu contracté par magnétostriction et soumis à l'influence d'un générateur (45) de champ magnétique. 3. Connecteur suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le manchon est pourvu d'une portée circulaire rugueuse (33, 34) devant chaque bague de serrage. 4. Connecteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les portées circulaires rugueuses (33, 34) sont moletées. 5. Connecteur suivant l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les portées circulaires rugueuses (33, 34) sont situées au fond de gorges creusées dans le manchon. 6. Outillage d'essai de câbles électriques (8) composés d'au moins un conducteur et d'au moins une tresse de blindage autour du conducteur, caractérisé en ce qu'il comprend un connecteur de réception de courant suivant l'une quelconque des revendications précédentes et un connecteur d'injection de courant (25) en forme de noyau autour duquel la tresse et le conducteur sont placés, le connecteur d'injection comprenant en outre une bague de serrage (39) de la tresse sur le manchon. 7. Outillage d'essai de câbles électriques suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la bague de serrage du connecteur d'injection est un anneau continu contracté par magnétostriction. 8. Outillage d'essai de câbles électriques suivant l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le noyau est pourvu d'une portée circulaire moletée (27) devant la bague de serrage (39). 9. Outillage d'essai de câbles électriques suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la portée circulaire rugueuse (27) est moletée. 10. Outillage d'essai de câbles électriques suivant l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la portée circulaire rugueuse (27) est située au fond d'une gorge creusée dans le noyau.