Brevet FR2790590A1 — publié le 20000908

" Procédé pour conférer une élasticité à un câble plat, outillage et câble associés" L'invention est du domaine des câbles électriques. Elle concerne plus particulièrement un procédé et un outillage permettant de rendre un câble plat flexible transversalement. Dans le domaine des câblages électriques tels qu'utilisés dans les habitacles de véhicules automobiles, les conducteurs électriques sont groupés en torons épais sensiblement cylindrique, dont la section peut atteindre 10 mm. On comprend que de tels torons obligent à ménager dans les pavillons de toit d'automobile par exemple, ou dans les plafonniers, des espaces de passage importants, qui réduisent l'habitabilité du véhicule. Le croisement éventuel de deux tels câbles augmente encore le problème. Ils constituent par ailleurs, de par leurs vibrations, une source de bruits parasites. Une tendance est donc apparue pour utiliser des groupes de conducteurs présentés sous forme de câble plat, dont tous les conducteurs sont disposés en nappe, parallèlement les uns aux autres. Cette disposition a pour avantage une épaisseur nettement réduite par rapport aux câbles ronds antérieurement utilisés, et permet le croisement aisé de deux câbles plats. Par contre, ces câbles plats ont une rigidité transversale élevée (dans leur plan), et un changement d'orientation de ces câbles oblige, soit à accepter un étirement d'un des bords du câble plat (qui peut entraîner, si le câble est collé, un décollement local ayant pour résultat une nouvelle exigence d'épaisseur disponible pour héberger ledit câble), soit à effectuer un pliage à plat sur ce câble (figure 1). Un tel type de pliage, outre qu'il créé une surépaisseur locale, fragilise les conducteurs au niveau du pli, ce qui peut entraîner des surtensions locales, et créer des risques locaux d'échauffement anormal. Par ailleurs, un changement d'orientation impose un pliage précis du câble, avec peu de tolérance sur cet angle de pliage. C'est donc une solution peu satisfaisante, car difficilement réalisable et onéreuse. La présente invention répond au problème précédemment exposé de changement de direction dans le plan d'un câble plat, et propose à cet effet, avec le procédé correspondant, un outillage et un câble plat simple à fabriquer et bon marché. Il est important de noter que ce problème de changement d'orientation angulaire d'une nappe de conducteurs dans un espace limité en hauteur est en fait nouveau dans une application de câblage électrique automobile, dans la mesure o la plupart des dispositifs antérieurement existants utilisaient des faisceaux de câbles de type toron, d'un diamètre atteignant fréquemment 10 mm comme on l'a dit, et orientés angulairement par simple fléchissement du toron de câble. Le problème de changement d'orientation à plat n'apparaît que lorsque on envisage d'utiliser des câbles plats. Suivant un premier aspect de l'invention, pour conférer une élasticité transversale à un câble plat comportant une nappe de conducteurs, on crée au moins une ondulation, et, de préférence, une suite d'ondulations "en accordéon" sur ledit câble plat. Préférentiellement, les ondulations ont en crête un rayon de courbure supérieur à l'épaisseur du câble plat. Ces dispositions permettent de conférer au câble plat une flexibilité tant latérale que longitudinale, ou en torsion, sans risque de plier les conducteurs et de les abîmer. L'invention concerne sous un second aspect un outillage associé de réalisation de suites d'ondulations sur un câble plat, caractérisé en ce qu'il comprend le passage du câble plat entre deux roues dentées, dont les dents ont un profil arrondi, les roues dentées étant chauffées à une température de l'ordre de 80 C à 100 C. On comprend que les roues dentées provoquent une déformation plastique des conducteurs, et que le chauffage est surtout destiné à déformer la matière plastique qui enrobe lesdits conducteurs, de manière à ce que les ondulations ainsi crées persistent après refroidissement. Le but est de dépasser la limite élastique de la matière plastique qui enrobe les conducteurs. L'invention vise enfin, sous un troisième aspect, un câble plat comportant une série de conducteurs parallèles insérés entre deux feuilles de matière plastique, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une ondulation, et de préférence, au moins une suite d'ondulations "en accordéon", selon la direction perpendiculaire au plan principal du câble plat, la ou les dite ondulation ayant un rayon de courbure supérieur à l'épaisseur du câble plat. La description et les dessins qui suivent permettront de mieux comprendre les buts et avantages de l'invention. Il est clair que cette description n'est donnée qu'à titre d'exemple, et n'a pas de caractère limitatif. Dans les dessins: - la figure 1 représente, en vue de dessus, un câble plat plié non conforme à l'invention; - la figure 2 représente, en vue de côté, une suite d'ondulations d'un câble plat selon l'invention; - la figure 3 représente en vue de dessus, de façon analogue à la figure 1, un câble plat selon l'invention, présentant un changement de direction; - la figure 4 illustre de même, deux câbles plat ondulés superposés, présentant des changements de direction en des zones différentes; - la figure 5 montre deux câbles plats ondulés superposés, en vue de côté; - la figure 6 illustre schématiquement, en vue de côté, l'insertion d'un câble plat ondulé dans un boîtier électronique en vue de sa connexion sur un circuit imprimé; - la figure 7 montre la même situation, en vue de dessus; - la figure 8 illustre en vue de côté un montage de câble plat ondulé dans un plafonnier de véhicule; - la figure 9 représente en vue de côté le principe de fonctionnement d'un outillage destiné à produire des ondulations sur un câble plat; - la figure 10 montre le détail des engrenages produisant les ondulations, en vue éclatée; - la figure 11 montre, en vue de côté, une variante de câble plat selon l'invention. La figure 1 montre un câble plat 1 de type classique, comportant une nappe de conducteurs 2 sensiblement parallèles, réalisés en cuivre ou aluminium par exemple, et pris entre deux couches de matière plastique 34 d'enrobage de type polyester (les conducteurs 2 sont ainsi complètement enrobés de matière plastique). Le câble plat 1, qui est une nappe de conducteurs, comporte typiquement de trois à vingt conducteurs 2, avec une largeur totale de bande de quelques centimètres et une épaisseur 5 de 0,3 mm. On utilise le terme de câble plat pour désigner la forme locale de la nappe de conducteurs, indépendamment du fait que ladite nappe peut être pliée ou courbée. Les conducteurs 2 sont préférentiellement eux-mêmes plats, en étant par exemple formés de feuillards très minces. Ils peuvent cependant être des fils ronds, ou résulter d'un dépôt métallique sur l'une des feuilles de plastique. On définit pour la suite de la description la direction longitudinale X du câble en un point comme étant la direction de plus grand allongement du câble, la direction transversale Y comme la direction perpendiculaire à la direction longitudinale, dans le plan du câble plat, et la direction verticale Z comme étant la direction perpendiculaire au plan du câble plat. Sur la figure 1, un pliage 3 est réalisé, pour créer un changement de direction du câble d'un angle 4 prédéterminé, selon les besoins d'installation. Ce montage n'est pas conforme à l'invention car le pliage 3 du câble plat 1 provoque, comme on l'a vu, une surépaisseur verticale locale du câble plat 1, un effet d'élasticité qui tend à déplier le câble au niveau du pliage 3, un affaiblissement des conducteurs 2 au niveau du pliage 3, pouvant engendrer un échauffement local, entre autres problèmes. Pour pallier ce défaut, un câble plat 1 selon l'invention est illustré en vue de côté sur la figure 2, à une échelle très agrandie par rapport à la figure 1. On constate qu'il présente localement, en au moins une zone, au moins une ondulation 6, et, préférentiellement, une pluralité d'ondulations 6 successives (on utilisera dans la suite du texte le terme de suite d'ondulations) "en accordéon" de profil sensiblement identique, selon la direction verticale. Ces ondulations 6 ont un rayon de courbure 7 en crête, c'est à dire en partie haute et en partie basse, choisi supérieur à 0,3 mm (épaisseur du câble plat 1) pour ne pas provoquer de défauts sur les conducteurs 2. A chaque demi ondulation (sauf aux extrémités d'une suite d'ondulations), le câble plat 1 est courbé d'un angle de sensiblement 90 (alternativement +90 et -90 ) par rapport à sa direction précédente. Dans la réalisation décrite ici à titre d'exemple non limitatif, une suite d'ondulations 6 du câble plat 1 comporte une quinzaine d'ondulations 6, sur une longueur totale de quelques centimètres, avec une hauteur 8 d'ondulation de deux à trois millimètres. La figure 3 montre un câble plat 1 selon l'invention en vue de dessus, présentant un changement de direction dans le plan du câble XY. On constate que la suite d'ondulations 6 confère au câble plat une élasticité transversale qui permet de lui faire adopter une grande variété d'angles changement de direction (ici illustrés par deux attitudes 9, 10 du câble plat, avec respectivement un changement de direction de 90 ou 180 ). On notera qu'en conséquence de ce changement de direction, la partie du câble plat 1 ondulé située à l'extérieur du "virage" est plus étirée que celle située à l'intérieur. On comprend que c'est par l'élongation différentielle entre les deux bords de la nappe que l'on créé ici l'élasticité transversale du câble plat 1. Les figures 4 et 5 illustrent alors le cas de superposition de deux câbles plats 1, 1' selon l'invention. Les suites d'ondulations 6 permettent aux câbles plats 1, 1' de se verrouiller selon la direction longitudinale X l'un par rapport à l'autre, ce qui est avantageux dans le cas de montage complexe impliquant plusieurs câbles plats. Les deux câbles plats 1, 1' comportent chacun plusieurs suites d'ondulations 6, de manière à permettre des changements de directions communs 12 ou spécifiques 13, 14 de ces câbles plats 1, 1'. Comme on le voit sur la figure 5, l'épaisseur totale 11 des deux câbles plats 1, 1' superposés reste faible, de l'ordre de 0.6 mm, et la hauteur verticale des deux câbles plats 1, 1' superposés, y compris les ondulations, est voisine de celle d'un seul câble plat 1 ondulé. Dans une application au câblage automobile d'habitacle, un grand nombre de câbles sont nécessaires entre les divers composants tels que lampes, calculateurs, etc. (préparation d'un "harnais" de câbles et de composants). Dans cette application, chaque câble plat 1 est "ondulé", préalablement au montage, en plusieurs zones prédéterminées selon les endroits o, soit un changement de direction est à prévoir pour relier divers composants, soit une certaine tolérance longitudinale est souhaitable. On comprend en effet qu'une suite d'ondulations 6 présente sur un câble plat 1 maintenu droit lui confère une flexibilité longitudinale. Un marquage, réalisé par une technique classique sur la surface du câble plat 1, indique sur chaque câble plat 1 avant et après chaque suite d'ondulations 6 si le câble plat doit localement être maintenu droit ou changer de direction. Ceci facilite le travail de montage en place dans le véhicule. La figure 6 illustre alors l'utilisation d'un câble plat 1 comportant une suite d'ondulations 6 pour la connexion à un circuit imprimé 15 au sein d'un boîtier en deux parties inférieure16, et supérieure 17. Dans cette application, le boîtier 16,17 est doté d'un passage de câble en chicane 18, d'épaisseur juste supérieure à celle du câble plat 1, le profil de la chicane 18 correspondant sensiblement au profil de deux ondulations 6 du câble plat 1. Lors du montage, le câble plat 1, dont une extrémité a été préalablement dotée d'une suite d'ondulations 6, est connecté au circuit imprimé en un point de connexion 19, selon une technique classique, et des ondulations 6 sont disposées au droit de la chicane 18 du boîtier 16, 17. En refermant la partie supérieure du boîtier 17 sur la partie inférieure 16, le câble plat 1 se trouve serré au niveau de la chicane 18. Cette disposition présente l'avantage qu'une force F exercée pour arracher le câble plat du boîtier 16, 17 ne transmet pas d'effort sur le câble plat à l'intérieur du boîtier 16, 17, et a fortiori au circuit imprimé 15. Par ailleurs, et comme on le voit mieux sur la figure 7, la suite d'ondulations 6 permet également de rattraper des erreurs de position angulaire du câble plat 1, en réalisant si nécessaire des changements de direction 20, 21 dans le plan du câble plat 1. Une tolérance est donc crée pour le positionnement du circuit imprimé 15 dans le boîtier 16,17 lors de son assemblage. La création d'une suite d'ondulations 6 est également favorable dans le cas de création d'une tolérance longitudinale, par exemple pour la connexion de deux lampes 22, 23, dans une application de plafonnier 24 de véhicule, telle qu'on la voit sur la figure 8. Dans ce cas, la présence des ondulations 6 sur le câble plat 1, entre les connexions à réaliser, crée un certaine élasticité et donc une tolérance sur la longueur L séparant théoriquement les points de connexion des lampes 22, 23. Le procédé de réalisation des suites d'ondulations 6 sur un câble plat 1 utilise un outillage illustré sur les figures 9 à 11. Cet outillage comprend particulièrement deux roues dentées inférieure 25 et supérieure 26, entre lesquelles on fait passer, sur toute sa largeur, le câble plat 1 devant être ondulé conformément à l'invention. Les roues dentées ont des dents 29 dont le profil est arrondi (figure 10) pour créer, en crête, sur le câble plat 1 un rayon de courbure supérieur à 0,3 millimètres. Par exemple, les roues dentées 25, 26 sont à denture droite, avec un module utilisé de 1 mm et un rattrapage de jeu de 0,08 mm par roue dentée. Le rayon de courbure des dents 29 est supérieur à 0,3 millimètre. Dans ces conditions, la hauteur maximale du pliage est de 2.5 millimètres, soit 2,5 fois le module. Les deux roues dentées 25, 26 sont chauffées à une température de l'ordre de 80 C à 100 C par deux thermodes de chauffage 27, 28 situées sensiblement au niveau des axes des roues dentées 25, 26. Le câble plat, qui vient passer entre ces roues dentées, subit une déformation plastique du métal des conducteurs 2, et le chauffage des roues dentées permet également une déformation plastique de la matière 34 d'enrobage des conducteurs 2. Après son passage entre les roues dentées 25, 26, le câble plat 1 comporte des ondulations 6 dont les dimensions sont fonction des dimensions des dents 29 des roues dentées 25, 26. Ces ondulations 6 s'étendent d'un bord à l'autre du câble plat 1, et sensiblement perpendiculairement à ces bords. Une butée amovible 30, constituée d'un logement de hauteur légèrement supérieure à la profondeur des dents 29 des roues dentées 25, 26 (ce qui correspond sensiblement à la hauteur 8 des ondulations 6 du câble plat 1), et disposée après les roues dentées 25, 26, dans le sens de passage du câble plat 1, crée une force tendant à resserrer les ondulations 6 les unes par rapport aux autres (réduction de la longueur d'ondulation 6). Eventuellement, un rouleau 31 vient écraser le câble plat après son passage entre les roues dentées 25, 26, et réduit au contraire la hauteur 8 des ondulations. Dans le mode de réalisation décrit ici à titre d'exemple non limitatif, la roue dentée inférieure 25 comporte une zone sans dent 32, laquelle correspond à une zone 33 comportant deux dents "pleines" sur la roue dentée supérieure 26. Grâce à cette disposition, une rotation complète des deux roues dentées 25, 26 permet de réaliser une suite d'une vingtaine d'ondulations 6 (autant que de dents 29 sur la roue dentée inférieure 25, avec un point de démarrage et d'arrêt d'ondulation déterminé par la zone sans dent 32. De cette manière, le câble présente des ondulations démarrant au niveau du plan du câble et finissant à ce même niveau. Les ondulations 6 s'étendant alors tout entières d'un même côté du plan du câble plat 1, il est facile de coller celui-ci sur une surface plane. Dans une variante de réalisation, le câble plat 1 présente une suite d'ondulations avant chaque connexion à un composant, de manière à créer une tolérance de positionnement. Dans une autre variante de réalisation du câble plat 1, illustrée figure 11, à chaque demi ondulation, le câble plat 1 est courbé d'un angle supérieur à 180 , ce qui créé un effet de blocage par emboîtement ("clipage") lors de la superposition de deux câbles plats 1. Cette disposition maximise également la flexibilité transversale du câble plat. Une telle forme de câble plat peut, par exemple, être obtenue en remplaçant, dans l'outillage décrit, les roues dentées 25, 26, par des roues plates portant une série d'ergots métalliques s'étendant perpendiculairement à la roue. La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails des formes de réalisation ci-dessus considérées à titre d'exemple, mais s'étend au contraire aux modifications à la portée de l'homme de l'art. En particulier, l'invention s'applique indifféremment à des câbles plats comportant des conducteurs plats ou ronds. REVENDICATIONS 1. Procédé pour conférer une élasticité à un câble plat (1), caractérisé en ce qu'il consiste à créer au moins une d'ondulation (6) sur ledit câble plat (1), selon la direction (Z) perpendiculaire au plan principal (XY) du câble plat (1). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque ondulation 6 a, en crête, un rayon de courbure (7) en partie haute et en partie basse, choisi supérieur à l'épaisseur (5) du câble plat (1). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'à chaque demi ondulation (excepté aux extrémités d'une suite d'ondulations), le câble plat (1) est courbé d'un angle de sensiblement 90 (alternativement +90 et -90 ) par rapport à sa direction précédente. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à créer au moins une suite d'ondulations (6). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque suite d'ondulations (6) du câble plat (1) comporte une quinzaine d'ondulations (6). 6. Procédé de réalisation de suites d'ondulations (6) sur un câble plat (1) caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer le câble plat (1) entre deux roues dentées (25, 26), dont les dents (29) ont une surface arasée, les roues dentées (25, 26) étant chauffées à une température de l'ordre de 80 C à 100 C. 7. Outillage de réalisation de suite d'ondulations (6) sur un câble plat (1) caractérisé en ce qu'il comporte deux roues dentées (25, 26), dont les dents (29) ont un profil arrondi. 8. Outillage selon la revendication 7, caractérisé en ce que les roues dentées (25, 26) sont à denture droite, le rayon de courbure des dents (29) étant supérieur à une valeur prédéterminée correspondant à l'épaisseur (5) du câble plat (1) à "onduler". 9. Outillage selon l'une quelconque des revendications 7 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une butée amovible (30), constituée d'un logement de hauteur légèrement supérieure à la profondeur des dents (29), et disposée après les roues dentées (25, 26), dans le sens de passage du câble plat (1). 10. Outillage selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un rouleau (31) disposé après les roues dentées (25, 26). 11. Outillage selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que la roue dentée inférieure (25) comporte une zone sans dent (32), laquelle correspond à une zone (33) comportant deux dents "pleines" sur la roue dentée supérieure (26). 12. Câble plat (1) comportant une série de conducteurs parallèles (2) insérés entre deux feuilles de matière plastique (34), caractérisé en ce qu'il comporte au moins une ondulation (6), selon la direction perpendiculaire au plan principal du câble plat (1), ladite ondulation ayant un rayon de courbure supérieur à l'épaisseur (5) du câble plat (1) 13. Câble plat (1) selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une suite d'ondulations (6) "en accordéon". 14. Câble plat (1) selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte une suite d'ondulations (6) à chacune de ses extrémités devant être connectée à un composant électrique. 15. Câble plat 1 selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu'à chaque demi ondulation, le câble plat 1 est courbé d'un angle d'environ 90 . 16. Câble plat (1) selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que chaque ondulation (6) s'étend tout entière d'un même côté du plan du câble plat (1). 17. Câble plat (1) selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, caractérisé en ce que chaque ondulations (6) va d'un bord à l'autre du câble plat (1). 18. Câble plat (1) selon l'une quelconque des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que chaque ondulation (6) s'étend sensiblement perpendiculairement aux bords du câbles plat (1).