Brevet FR2907256A1 — publié le 20080418

GABLE DE CONTROLE ELECTRIQUE ET PROCEDE DE FABRICATION ASSOCIE La présente invention est relative aux câbles de contrôle électriques, ou câbles d'énergie, utilisés pour transmettre des courants. De tels câbles sont utilisés dans différents domaines de l'industrie, tels que par exemple l'industrie automobile, où ils sont assemblés en faisceaux pour l'alimentation électrique de différents équipements. Ces câbles doivent ainsi notamment être les plus légers possibles et présenter un faible encombrement tout en conservant une bonne résistance mécanique. De tels câbles sont classiquement formés par une pluralité de brins de cuivre, généralement torsadés de façon à augmenter la flexibilité du câble, et entourés par une gaine isolante, obtenue par exemple par extrusion. La figure 1 montre un exemple d'un tel câble, vu en coupe transversale, et réalisé à partir de sept brins de cuivre identiques 20 entourés par une gaine isolante 30 de section circulaire. Pour donner un ordre d'idée, le diamètre du câble est typiquement de l'ordre de 1,6 mm et les brins de cuivre 20 présentent chacun un diamètre de l'ordre de 0,3 mm. Les avantages d'un câble selon la structure précédente résident essentiellement dans la simplicité du procédé de fabrication, mais également dans le fait qu'il permet d'avoir un sertissage fiable des connecteurs. En effet, il suffit de dénuder la gaine isolante 30 à l'endroit où l'on souhaite placer le connecteur, puis de venir compresser mécaniquement une douille du connecteur autour de la section de câble dénudée. La structure des brins de cuivre tressés garantit un contact entre la douille et lesdits brins de cuivre. En revanche, on s'est aperçu que le câble précédent utilise une quantité de cuivre surdimensionnée par rapport aux besoins réels correspondant à la quantité de courant à transmettre par le câble. Plus précisément, près de la moitié du cuivre dans la structure de câble 2907256 2 précédente est utilisée pour augmenter la résistance à la traction du câble, mais aussi pour garantir l'efficacité du sertissage. Or, le cuivre coûte de plus en plus cher et il est important de trouver des nouvelles structures de câbles qui réduisent le plus possible la 5 quantité de cuivre utilisé. On connaît déjà différentes solutions de câbles composites dans lesquels on combine des brins de cuivre avec un coeur en matériau non conducteur. Le document U005/01 9941 4 décrit notamment plusieurs 10 réalisations de câbles d'énergie composites visant à la réduction du cuivre utilisé. L' une de ces réalisations propose de noyer une pluralité de brins de cuivre à l'intérieur d'une matrice en matériau plastique, par exemple un polyamide. Avec une telle structure cependant, les opérations de connexion des connecteurs au câble ne sont pas faciles à mettre en oeuvre, 15 et un sertissage fiable n'est pas garanti. Par ailleurs, cette réalisation utilise quatre brins de cuivre situés sensiblement au centre de la matrice, sans contact avec les brins de cuivre situé à la périphérie de cette matrice, et de ce fait sans utilité. Ce même document propose un autre mode de réalisation dans 20 lesquels les brins de cuivre s'étendent dans la direction longitudinale d'un coeur en matériau non conducteur, et sont répartis uniformément sur tout le pourtour du coeur. L'assemblage des connecteurs par sertissage est ici plus simple à réaliser et surtout plus fiable. Néanmoins, le nombre de brins de cuivre à utiliser reste important puisque les brins recouvrent toute la 25 périphérie du coeur. Cela ajoute une difficulté lors de la réalisation du câble. Le but de la présente invention est de proposer une nouvelle structure de câble d'énergie de faible encombrement, de faible poids, de très bonne résistance à la traction. 30 Ainsi, la présente invention a pour objet un câble de contrôle électrique du type comportant un coeur en matériau non conducteur et une 2907256 3 pluralité de brins de cuivre s'étendant dans la direction longitudinale dudit coeur, caractérisé en ce que lesdits brins de cuivre sont répartis uniformément et de manière concentrique sur le pourtour dudit coeur, de manière à pénétrer seulement partiellement dans ledit coeur et à offrir 5 chacun une partie accessible depuis l'extérieur dudit pourtour. Dans un premier mode de réalisation possible, lesdits brins de cuivre sont logés dans des rainures formées sur le pourtour dudit coeur, de préférence hélicoïdales. Avantageusement, le coeur est en matériau léger et présentant une 10 résistance à la traction suffisante, du type polyamide. Dans un deuxième mode de réalisation possible, lesdits brins de cuivre sont partiellement noyés dans le matériau formant le coeur. Dans ce cas, les brins de cuivre s'étendent de préférence parallèlement à la direction longitudinale dudit coeur. 15 Quel que soit le mode de réalisation, le câble comporte avantageusement une couche isolante entourant concentriquement le coeur et les brins de cuivre. Par ailleurs, le câble peut également comprendre, au centre dudit coeur, un brin en polymère (par exemple un polyamide, un polycarbonate 20 ou un polyéthylène terephtalate) ou métallique (par exemple en acier). La présente invention a également pour objets les procédés de fabrication associés aux deux modes de réalisation de câble selon l'invention. Ainsi, pour le premier mode de réalisation, le procédé de 25 fabrication est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - Fabrication dudit coeur par extrusion un utilisant une filière de sortie présentant le profil correspondant à la forme desdites rainures; - Mise en place des différents brins de cuivre dans les rainures correspondantes. 2907256 4 Pour le deuxième mode de réalisation, le procédé de fabrication est caractérisé en ce qu'il consiste à noyer lesdits brins de cuivre lors de l'étape de fabrication dudit coeur par extrusion d'un matériau non conducteur. 5 Dans tous les cas, le procédé de fabrication comporte de préférence une étape de gainage du câble par couche isolante entourant concentriquement le coeur et lesdits brins de cuivre, de préférence par extrusion, lui-même éventuellement renforcé par un jonc central à tenue mécanique élevée. 10 L'invention et ses avantages seront mieux compris au vu de la description suivante faite en référence aux figures annexées dans lesquelles: - la figure 1, déjà décrite précédemment, représente une coupe transversale d'un câble d'énergie selon l'art antérieur ; 15 - la figure 2 illustre schématiquement un premier mode de réalisation d'un câble selon l'invention, vu également en coupe transversale ; - la figure 3 est une variante du câble de la figure 2; - la figure 4 illustre schématiquement un deuxième mode de 20 réalisation d'un câble selon l'invention, vu également en coupe transversale ; - la figure 5 est une variante du câble de la figure 3. En remarque préliminaire, il convient de noter que les dessins annexés ne sont pas à l'échelle, mais permettent néanmoins de comparer 25 différents câbles présentant tous un même diamètre extérieur, typiquement de l'ordre de 1,6 mm. Par ailleurs, tous les câbles représentés présentent, à titre d'exemple non limitatif, une section circulaire. Bien entendu, d'autres formes pourraient être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention. 2907256 5 Conformément à la figure 2, un câble de contrôle 1 selon un premier mode de réalisation possible de l'invention comporte un coeur 10 en matériau non conducteur et une pluralité de brins 20 de cuivre qui s'étendent dans la direction longitudinale et de manière hélicoïdale du 5 coeur 10. Le matériau choisi pour former le coeur 10, doit être choisi le plus léger possible, et présenter une résistance à la traction suffisante. A cet effet, il peut s'agir d'un polyamide. D'autres matériaux peuvent être sélectionnés, tels que du polycarbonate ou du polyéthylène terephtalate. 10 En outre, le coeur 10 présente sur sa périphérie 11, une pluralité de rainures 10 régulièrement espacées, et de section adaptée, par exemple rectangulaire, pour recevoir chacune un brin de cuivre 20. Ainsi, les brins de cuivre se retrouvent répartis uniformément et de manière concentrique sur le pourtour dudit coeur 10, sans contact les uns avec les autres. 15 En outre, la profondeur des rainures 11 dans un plan transversal est telle que les brins peuvent pénétrer seulement partiellement dans ledit coeur chacun une partie accessible depuis l'extérieur dudit pourtour. Ainsi, la profondeur des rainures est inférieure au diamètre des brins 20 de manière à ce que ces brins soient en saillie, dans le plan transversal du 20 câble 1, par rapport au coeur 10. Bien que cela ne soit pas visible sur la figure 2, les rainures s'étendent longitudinalement de préférence selon un parcours hélicoïdal. Cela permet de donner plus de flexibilité au câble, lequel peut être plié avec un risque réduit de rupture des brins de cuivre. 25 Comme représenté sur la figure 2, le câble 1 comporte également une couche externe isolante 30 entourant concentriquement le coeur 1 portant les brins de cuivre 20. La fabrication du câble selon l'invention est très simple à mettre en oeuvre. Il est nécessaire dans un premier temps de fabriquer le coeur 10, de 30 préférence par extrusion, un utilisant une filière de sortie présentant le 2907256 6 profil correspondant à la forme desdites rainures 11. Les différents brins de cuivre 20 sont ensuite mis en places dans les rainures 11 correspondantes. Enfin, une étape de gainage du câble 1, de préférence par extrusion, permet d'obtenir la couche isolante externe 30. 5 Outre la simplicité de fabrication, le câble de la figure 2 présente l'avantage de garantir la liaison électrique avec une douille de connecteur par sertissage. En effet, une fois le câble dénudé, c'est-à-dire dépourvu d'une portion de gaine isolante, on a accès à une partie de chaque brin de cuivre 20. 10 Par ailleurs, comme on peut le voir en comparant les figures 1 et 2, pour un même diamètre extérieur de câble, et pour un coeur 10 présentant sensiblement le même diamètre que la tresse formée par les sept brins de la figure 1, on a non seulement réduit le nombre de brins utilisé (6 brins dans le cas de la figure 2), mais aussi le diamètre de ces brins ( environ 0,2 15 mm de diamètre par brin au lieu des 0,3 mm de diamètre pour chaque brin de la figure 1). Il s'ensuit une diminution notable du coût et du poids du câble. La fabrication du câble se voit en outre simplifiée. La figure 3 illustre une variante de réalisation du câble de la figure 2 dans laquelle un brin métallique 40 (par exemple en acier) a été 20 incorporé au centre du coeur 10 de manière à augmenter la résistance à la traction du câble. A noter qu'un brin en polymère (tel que le polyamide, le pol ycarbonat e ou le polyéthylène t erepht al at e) peut également être utilisé à des mêmes fins. La figure 4 illustre un deuxième mode de réalisation d'un câble 1' 25 selon l'invention. Tout comme dans le mode de réalisation selon la figure 2, les brins de cuivre 20 de ce câble 1' se retrouvent répartis uniformément et de manière concentrique sur le pourtour d'un coeur 10'. La différence par rapport à la figure 2 réside dans le fait qu'ici, les brins 20 ont été noyés au moins partiellement lors de la fabrication du coeur 10', réalisée de 30 préférence par extrusion. Tout comme dans le premier mode, les brins 20 2907256 7 offrent chacun une partie accessible depuis l'extérieur dudit pourtour. Dans ce mode de réalisation, les brins s'étendent de préférence parallèlement à la direction longitudinale du câble, de façon à simplifier leur positionnement avant fabrication du coeur. S le câble vient à être 5 plié, et pour éviter que les brins se trouvant sur la partie extérieure de la pliure ne se rompent, on choisira un matériau très souple et très tendre pour réaliser le coeur, et permettant aux brins sollicités de se déplacer en direction du centre du câble. On peut par exemple utiliser une mousse en polyuréthane ou en polyéthylène. 10 Les avantages du câble 1' en terme de coût et de poids sont les mêmes que pour le mode de réalisation selon la figure 2 puisque là encore, on a réduit le nombre de brins de cuivre utilisé, ainsi que le diamètre de ces brins. La figure 5 est une variante de réalisation du câble de la figure 4 15 dans laquelle un brin 40 a été placé au centre du coeur 10' de manière à augmenter la a résistance à la traction du câble. REVENDICATIONS 1. Câble (1 ; 1') de contrôle électrique du type comportant un coeur (10 ; 10') en matériau polymère et une pluralité de brins (20) de cuivre s'étendant dans la direction longitudinale dudit coeur, caractérisé en ce que lesdits brins (20) de cuivre sont répartis uniformément et de manière concentrique sur le pourtour dudit coeur (10 ; 10') de manière à pénétrer seulement partiellement dans ledit coeur et à offrir chacun une partie accessible depuis l'extérieur dudit pourtour. 2. Câble (1) de contrôle électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits brins (20) de cuivre sont logés dans des rainures (11) formées sur le pourtour dudit coeur (10). 3. Câble (1) de contrôle électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les rainures (11) sont hélicoïdales. 4. Câble (1) de contrôle électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le coeur (10) est en matériau léger et présentant une résistance à la traction suffisante, du type polyamide. 5. Câble (1') de contrôle électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits brins (20) de cuivre sont noyés partiellement dans le matériau formant le coeur (10'). 6. Câble (1') de contrôle électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits brins de cuivre s'étendent parallèlement à la direction longitudinale dudit coeur (10'). 7. Câble de contrôle électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau formant le coeur (10') est choisi de manière à permettre, lorsque le câble est plié, aux brins de cuivre se trouvant sur la partie extérieure de la pliure de se déplacer en direction du centre du câble. 2907256 9 8. Câble de contrôle électrique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau formant le coeur est une mousse en polyuréthane ou en polyéthylène. 9. Câble (1 ; 1') de contrôle électrique selon l'une quelconque des 5 revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une couche isolante (30) entourant concentriquement le coeur (10 ; 10') et lesdits brins (20) de cuivre. 10. Câble (1 ; 1') de contrôle électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, au 10 centre dudit coeur, un brin en polymère ou métallique (40). 11. Procédé de fabrication d'un câble (1) selon les revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : o Fabrication dudit coeur (10) par extrusion un utilisant une filière de sortie présentant le profil correspondant à la forme desdites 15 rainures (11) ; o Mise en place des différents brins (20) de cuivre dans les rainures (11) correspondantes. 12. Procédé de fabrication d'un câble (1') selon les revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste à noyer lesdits brins (20) de cuivre lors 20 de l'étape de fabrication dudit coeur (10) par extrusion d'un matériau polymère. 13. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de gainage du câble (1 ; 1') par couche isolante entourant concentriquement le coeur (10 ; 25 10') et lesdits brins (20) de cuivre, de préférence par extrusion.