Brevet FR2867896A1 — publié le 20050923

L'invention concerne un agencement d'un fil électrique destiné à lui conférer une fonction locale de fusible et un faisceau de câbles pour un véhicule automobile comprenant un fil ainsi agencé. La distribution d'énergie électrique se fait à partir d'une source d'énergie électrique par des lignes électriques constituées par des fils ou des câbles électriques dont la section est adaptée à la puissance électrique transmise. La protection de ces lignes est effectuée moyennant des fusibles placés juste derrière la source de distribution de puissance. Cependant, il n'est pas toujours possible d'associer à chaque ligne un fusible particulier. Ainsi, des regroupements de lignes sont effectués, ce qui conduit à disposer un fusible pour plusieurs lignes, par exemple pour trois ou quatre lignes. Le calibre d'un fusible qui sert à protéger plusieurs lignes est choisi selon l'énergie maximale passant par l'ensemble des lignes protégées par le fusible. Cette situation correspond à celle où tous les organes ou consommateurs, destinataires de l'énergie distribuée, fonctionnent simultanément. Cependant, on peut également rencontrer la situation opposée, c'est-àdire une situation dans laquelle uniquement un ou deux consommateurs de faible puissance fonctionnent. Dans cette situation, notamment lorsque le câble ou le fil électrique constituant la ligne qui alimente ce ou ces consommateurs est une ligne de faible section, adaptée à la puissance faible du ou des consommateurs, celle-ci se trouve pratiquement sans protection, puisque le fusible censé protéger cette ligne ensemble avec d'autres lignes, n'est pas adapté à une telle situation. Lorsqu'une situation pareille risque de se présenter dans une installation fixe, par exemple dans une maison, on peut placer aisément des fusibles supplémentaires sur la ligne concernée, ou même sur chaque ligne individuelle, ou pour le moins proche des consommateurs de faible énergie. Si par contre on veut prévenir une protection insuffisante d'une ligne individuelle protégée en commun avec d'autres lignes, dans une installation mobile telle que celle d'un véhicule automobile, les contraintes de place sont telles qu'il est impossible d'associer à chaque ligne et à chaque consommateur un fusible particulier. Il s'ensuit que si un court-circuit arrive au bout d'une ligne de faible section, par exemple de 0,35 mm2, et de grande longueur qui est protégée par un fusible de grand calibre, par exemple 10 ampères, le courant qui s'établit alors n'est pas suffisant pour faire fondre le fusible de grand calibre. Toutefois, ce courant de court-circuit pourrait être suffisamment grand pour entraîner une dégradation de l'isolant du fil ou du câble, ce qui conduit en général à des dégradations encore plus grandes sur le reste du faisceau de câbles ou même du véhicule. Une solution possible serait alors d'augmenter la section du fil jusqu'à ce que le courant de court-circuit soit suffisant pour faire fondre le fusible avant l'isolant du fil. Toutefois, une telle solution pourrait être adoptée éventuellement pour un système d'alimentation en énergie électrique constitué de fils de faible longueur. Cependant, cette solution n'est plus acceptable, ni en ce qui concerne le poids des fils, ni en ce qui concerne leur coût, lorsque le système est constitué de fils de longueurs importantes. Et même si l'on imagine pour les endroits moins encombrés, de disposer en série sur le fil de sortie un ensemble support fusible et fusible, cette solution serait trop coûteuse pour une probabilité d'occurrence faible. Le but de l'invention est de proposer une solution qui permette à la fois d'utiliser des fils électriques regroupés sur un fusible tout en assurant la protection de chacun des fils, même lorsqu'il est transporteur d'une faible énergie. Le but de l'invention est atteint avec un 5 agencement d'un fil électrique qui lui confère une fonction locale de fusible. Le fil électrique selon l'invention, qui a traditionnellement une âme métallique entourée d'un isolant, comprend une partie disposée en au moins deux boucles allongées, les boucles étant entourées d'un matériau thermiquement isolant. En effet, un fil parcouru par un courant électrique atteint une température d'équilibre qui dépend principalement de la densité de courant dans le fil, des propriétés thermiques de l'isolant (notamment la nature du matériau et son épaisseur) et de la température extérieure du fil. En favorisant un échauffement local jusqu'à la fusion de l'âme métallique, et en utilisant des matériaux adaptés, d'une part pour les fils et d'autre part pour maintenir mécaniquement le fil de façon à contenir son échauffement, on atteint rapidement au c ur de ce dispositif la température de fusion du métal et, par là même, la coupure du circuit. Cette coupure se fait avant que le fil électrique n'atteigne une température trop élevée sur le reste de sa longueur. L'agencement d'une partie du fil électrique est réalisé sur le fil même, avantageusement à l'aide d'un outillage utilisé en usine de câblerie. L'endroit sur le fil électrique où cet agencement du fil est effectué, est déterminé de manière à ce que l'on puisse y accéder facilement pour une intervention éventuelle et à ce qu'il permette de ne changer que la zone considérée au lieu de changer le faisceau auquel le fil appartient. Les boucles allongées de l'agencement selon l'invention se présentent de préférence sous la forme de méandres ou de plis posés sur un support adhésif flexible qui est enroulé sur lui-même après la pose des méandres. Le support pour les boucles est réalisé en un matériau fortement résistant au feu. La longueur des boucles est avantageusement croissante de boucle en boucle, de la première boucle à la dernière, et le rapport entre la longueur de la boucle la plus longue et la largeur de l'ensemble des boucles avant enroulement est de l'ordre de trois à un. Le support des boucles est suffisamment large pour donner une épaisseur double de protection aux boucles 10 enroulées. En ce qui concerne l'isolant entourant l'âme du fil, celui-ci est réalisé avantageusement en une mousse polymérisée contenant une charge minérale. Le but de l'invention est également atteint avec un faisceau de fils ou câbles pour un véhicule automobile comprenant au moins un fil électrique agencé de manière à lui conférer une fonction locale de fusible comme décrit ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation du fil selon l'invention. La description est faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente un faisceau de fils 25 électriques dont l'alimentation en énergie électrique passe par un bloc traditionnel de fusibles, - la figure 2 montre la disposition du fil électrique en boucles sur un support flexible, - la figure 3 représente une coupe transversale 30 III-III du support et du fil en boucles de la figure 2, et - la figure 4 représente une coupe transversale IV-IV du faisceau de fils de la figure 1. Comme représenté sur la Figure 1, une boîte de distribution 52, supportant des fusibles 53 à 56, reçoit d'une source d'énergie électrique 51, par exemple une batterie d'un véhicule automobile, l'énergie électrique qu'elle doit distribuer sur un faisceau 61 de fils 1 et 61A à 61D, et des lignes à fil unique 62 à 64 dont la ligne 63 est optionnelle. Alors que les fils du faisceau 61 sont protégés ensemble par le fusible 53, les fils individuels 62, 63, 64 sont protégés par des fusibles respectivement 54 à 56. La ligne 64 est supposée être une ligne formée par un fil de section importante alimentant un organe 10 de consommation également importante. Une gaine de protection 11 entoure les fils du faisceau 61 alimentant un organe 8 et des organes 9. Le fonctionnement des organes 8 et 9, tout comme le fonctionnement de l'organe 10, est commandé par un interrupteur S approprié. En cas de court-circuit à la masse sur l'un quelconque des consommateurs 9 ou 10, la section des fils correspondant est suffisante pour que le courant passant dans le fil fasse fondre rapidement le fusible correspondant. Il n'en est pas de même pour le fil 1 du faisceau 61 dont la résistance ohmique est relativement importante. Le courant de courtcircuit n'est alors pas assez important pour faire sauter le fusible 53, mais suffisant pour faire fondre, après plusieurs minutes, le fil 1 sur toute sa longueur. Un tel incident nécessite de changer le faisceau 61 dans la gaine 11, s'il n'a pas même des conséquences plus importantes. En donnant à l'isolant du fil 1 des propriétés suffisantes par une charge minérale, afin de donner au fil une bonne tenue mécanique, et en agençant le fil 1 selon l'invention, on confère au fil 1, à un endroit bien choisi, une fonction locale de fusible supplémentaire protégeant spécifiquement le faisceau 61 et le véhicule complet. La figure 2 montre l'agencement d'un fil électrique selon l'invention, en l'occurrence l'agencement du fil électrique 1 qui confère à ce fil électrique une fonction locale de fusible, l'endroit de cet agencement sur le fil 1 étant choisi de manière à pouvoir remplacer cette partie du fil 1 sans trop de problème. Le fil 1 représenté sur la figure 2 dans un agencement selon l'invention, a une âme métallique 2 entourée d'un isolant 3. Une partie 4 du fil 1 est agencée selon l'invention. A cet effet, le fil 1 est disposé dans cette partie 4 en trois boucles allongées 41, 42, 43 qui se présentent sous la forme de méandres ou plis posés sur un support adhésif flexible 5 (pour plus de commodité et de clarté sur le dessin, l'isolant 3 du fil 1 a été interrompu au niveau des boucles 41 à 43.). Le fil 1 est disposé sur le support 5 en boucles d'une longueur croissante de boucle en boucle, de la première à la dernière. Pour obtenir ces boucles, le fil 1 est disposé sur le support souple adhésif 5 sur une longueur 11 pour former la première boucle 41, sur une longueur 12 pour former la deuxième boucle 42 et sur une longueur 13 pour former la troisième boucle 43. A la fin de la troisième boucle 43, il y a un retour L du fil 1 pour prendre le sens initial détendu du fil 1. De boucle en boucle, les extrémités des différentes boucles sont décalées les unes par rapport aux autres de la distance Al en les disposant sur une largeur W et en laissant sur le support 5 une largeur V libre. De plus, les différentes boucles du fil 1 se retrouvent à la fin côte à côte, en laissant une marge K, mesurée dans le sens de la longueur du fil 1, à chaque extrémité. Cette marge K est avantageusement, mais pas nécessairement, la même aux deux extrémités. Tous les segments du fil électrique 1, disposés côte à côte, sont maintenus par le support adhésif 5 et sont en appui les uns contre les autres et solidement tenus par l'excès de largeur V qui adhère sur sa partie envers lorsque le support est enroulé sur lui-même (figure 4). Le support 5 enroulé forme un tube thermiquement isolant 14, avec une distance suffisante entre les extrémités des boucles et le bord du support pour ne faire courir aucun risque d'échauffement à l'extérieur du tube 14. En cas de court-circuit en amont de l'organe 8, le fil 1 chauffe lentement dans sa partie extérieure au tube 14, mais chauffe rapidement à l'intérieur du tube 14, particulièrement dans les segments situés au centre du tube 14, parce qu'il n'y a pas de dissipation thermique en interne. Le point le plus chaud est situé au milieu de la longueur 11 de la première boucle. En peu de temps, le métal du fil 1 atteint son point de fusion et coupe le courant sans conséquence pour le reste des fils dans la gaine 11. De plus, la charge minérale de l'isolant 3 du fil 1 fait en sorte que, l'isolant ayant fondu, les fils des différentes boucles n'entrent pas en contact électrique les uns avec les autres. Par ailleurs, tout développement de phénomènes de type inflammatoire est stoppé par les propriétés intumescentes et auto-extinguibles du matériau de support 5. REVENDICATIONS 1. Agencement d'un fil électrique lui conférant une fonction locale de fusible, le fil électrique (1) ayant une âme métallique (2) entourée d'un isolant (3), caractérisé par le fait que le fil électrique comprend une partie (4) disposée en au moins deux boucles allongées (41, 42, 43), les boucles étant entourées d'un matériau thermiquement isolant (5). 2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les boucles (41, 42, 43) se présentent sous la forme de méandres posés sur un support adhésif flexible (5) réalisé en ce matériau thermiquement isolant, le support (5) étant enroulé sur lui-même après la pose des méandres. 3. Agencement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la longueur des boucles (41, 42, 43) est croissante de boucle en boucle, de la première à la dernière. 4. Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rapport entre la longueur (L) de la boucle la plus longue (43) et la largeur (W) de l'ensemble des boucles (41, 42, 43) avant enroulement est de l'ordre de 3: 1. 5. Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support (5) comprend un excès de largeur (V) et est ainsi suffisamment large pour donner une épaisseur double de protection aux boucles, lorsqu'il est enroulé. 6. Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'isolant (3) entourant l'âme (2) du fil (1) est réalisé en une mousse polymérisée contenant une charge minérale. 7. Faisceau de câbles électriques, caractérisé en 35 ce qu'il comprend un fil électrique (1) agencé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.