Brevet FR2933804A1 — publié le 20100115

-1- La présente invention concerne un câble électrique et un procédé de fabrication de ce câble électrique. Elle concerne plus particulièrement mais non spécifiquement la réalisation de câbles électriques pour un réseau électrique d'un véhicule automobile. Généralement, un câble électrique comprend une âme réalisée dans un matériau électriquement conducteur et une gaine réalisée dans un matériau électriquement isolant entourant l'âme. Habituellement, le câble a une forme générale cylindrique. Il est connu que l'intensité maximale du courant susceptible d'être transportée par le câble dépend notamment de l'aire de la section transversale de l'âme conductrice. Ainsi, plus l'aire de la section transversale de l'âme est grande, plus l'intensité maximale du courant pouvant être transportée par le câble est élevée. Un réseau électrique comprend en général des câbles dimensionnés pour le transport de courant d'intensité de valeurs variées et ayant par conséquent des aires de section d'âme adaptées à ces différentes valeurs d'intensité. En particulier, on distingue des câbles avec une âme de grand diamètre, adaptés au transport de courant d'intensité relativement élevée et des câbles avec une âme de diamètre moyen, adaptés au transport de courant d'intensité relativement moyenne, l'aire de la section de ces âmes étant choisies sensiblement égales à l'aire de leur section utile pour le transport du courant. Toutefois, pour des câbles électriques destinés à transporter des courants d'intensité relativement faible, il est difficile de réduire l'aire de la section de l'âme de câble à l'aire de sa section utile pour le transport du courant. En effet, les câbles ayant un diamètre relativement faible ont des propriétés mécaniques, notamment de résistance mécanique à la traction et au flambage, très insuffisantes pour une application dans un véhicule automobile soumis à un environnement relativement hostile ainsi que pour leur mise en oeuvre lors de la réalisation d'un réseau électrique d'un véhicule automobile. En outre, il est fréquent que le câble soit raccordé à une de ses extrémités à un autre élément du réseau électrique, par exemple un connecteur électrique. Le connecteur a généralement des dimensions prédéfinies qui doivent être compatibles avec le plus de câbles possibles et ce quelle que soit leur dimension. II est ainsi connu, dans un véhicule automobile, de transporter du courant de relativement faible intensité au moyen d'un câble électrique dont l'aire de la section réelle de l'âme est notablement supérieure à l'aire de la section utile. Un câble de ce type a de relativement bonnes propriétés de résistance mécanique à la traction et a des dimensions compatibles avec celles des autres éléments du réseau électrique. Toutefois, la différence entre l'aire de la section réelle et l'aire de la section utile de l'âme représente un excès de matériau électriquement conducteur générant un coût et un 2933804 -2- poids supplémentaires qui deviennent conséquents à l'échelle de l'ensemble du réseau électrique du véhicule automobile. L'invention a notamment pour but d'optimiser le coût et le poids des câbles électriques adaptés au transport de courant de relativement faible intensité tout en 5 conservant de bonnes propriétés mécaniques, notamment de résistance à la traction et au flambage, ainsi qu'une bonne comptabilité des câbles avec les dimensions prédéfinies des autres éléments du réseau électrique. A cet effet, l'invention a pour objet un câble électrique du type comprenant une âme entourée par une gaine électriquement isolante, caractérisé en ce que l'âme est 10 électriquement isolante, le câble comprenant des moyens électriquement conducteurs intercalés entre l'âme et la gaine. L'invention tire profit du fait que le poids et le coût des matériaux électriquement conducteurs, tels que par exemple le cuivre, sont généralement plus élevés que le poids et le coût des matériaux électriquement isolants, tels que par exemple le polychlorure de 15 vinyle. L'âme est ainsi réalisée dans un matériau électrique isolant et des moyens électriquement conducteurs sont intercalés entre cette âme et la gaine. L'âme permet notamment de renforcer mécaniquement le câble et de former un support pour les moyens électriquement conducteurs. 20 Le câble adapté pour le transport de courant d'intensité faible peut avoir un diamètre sensiblement égal à celui du câble adapté pour le transport de courant d'intensité moyenne ou élevée en ayant des propriétés mécaniques sensiblement identiques et un poids et un coût plus faibles. Par ailleurs, les dimensions des moyens électriquement conducteurs peuvent être avantageusement optimisées en fonction de l'intensité 25 maximale du courant susceptible d'être transporté par le câble ce qui permet de tenir compte des dimensions des autres éléments du réseau électrique. Un câble électrique selon l'invention peut en outre comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - les moyens électriquement conducteurs comprennent des éléments 30 électriquement conducteurs répartis de façon discontinue autour de l'âme, - les moyens électriquement conducteurs comprennent une bande métallique enroulée autour de l'âme selon plusieurs tours, - les moyens électriquement conducteurs comprennent une bande métallique enroulée en tube autour de l'âme, 2933804 -3- - la bande est réalisée dans un matériau comprenant essentiellement de l'acier et est munie sur une de ses faces d'un revêtement réalisé dans un matériau comprenant essentiellement du cuivre et/ou de l'étain, - les moyens électriquement conducteurs comprennent un revêtement métallique de l'âme, - les moyens électriquement conducteur sont réalisés dans un matériau comprenant essentiellement du cuivre, - l'âme comprend un guide optique, - l'âme est réalisée dans un matériau comprenant essentiellement une matière plastique choisie parmi du polychlorure de vinyle, du polyéthylène, du polypropylène et du polyamide, - la gaine et l'âme sont réalisées dans le même matériau. L'invention a encore pour objet un procédé de fabrication d'un câble électrique comprenant une âme entourée par une gaine électriquement isolante, caractérisé en ce 15 que : - on forme l'âme par extrusion d'un premier matériau électriquement isolant, - on met en place des moyens électriquement conducteurs autour de l'âme extrudée, et - on forme la gaine par extrusion d'un deuxième matériau électriquement isolant 20 autour de l'ensemble comprenant l'âme et les moyens électriquement conducteurs. Un procédé selon l'invention peut en outre comprendre la caractéristique selon laquelle on réalise les moyens électriquement conducteurs par formage en tube d'une bande métallique autour de l'âme, par métallisation de la surface externe de l'âme ou par 25 enroulement selon plusieurs tours autour de l'âme d'une bande métallique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels : - les figures 1 à 7 sont des vues schématiques d'un câble électrique selon respectivement sept modes de réalisation de l'invention ; 30 - les figures 8 et 9 illustrent schématiquement des étapes d'un procédé de fabrication d'un câble électrique selon respectivement les troisième et quatrième modes de réalisation de l'invention représentés respectivement sur les figures 3 et 4. On a représenté sur la figure 1 un câble électrique selon un premier mode de 35 réalisation de l'invention. Le câble électrique est désigné par la référence générale 10. 5 10 2933804 -4- Le câble électrique 10 comprend de façon classique une âme 12 entourée par une gaine électriquement isolante 14. Plus particulièrement, l'âme 12 est électriquement isolante. De préférence, le câble électrique 10 a une forme générale cylindrique de révolution autour d'un axe X formant la fibre neutre du câble 10. Dans cet exemple, l'âme 5 12 et la gaine 14 sont de forme générale de révolution autour de l'axe X. Dans la suite de la description, on entendra par � âme �, la partie centrale du câble 10 qui est traversée par la fibre neutre du câble 10. Le câble 10 comprend également des moyens 16 électriquement conducteurs intercalés entre cette âme 12 et la gaine 14. 10 Dans ce premier mode de réalisation, les moyens électriquement conducteurs 16 comprennent une bande métallique 18 enroulée autour de l'âme 12 selon plusieurs tours. La bande métallique 18 est par exemple réalisée dans un matériau comprenant essentiellement du cuivre. Par exemple, la bande métallique 18 est un feuillard, c'est-à-dire une tôle métallique d'une épaisseur généralement inférieure à 6 mm. 15 Le nombre de tours est par exemple prédéfini en fonction de l'épaisseur de la bande métallique 18 (et donc du feuillard) et de la conductivité électrique souhaitée du câble 10. Plus l'intensité du courant susceptible d'être transporté par le câble 10 est élevée, plus la conductivité électrique doit être élevée. Il est ainsi possible d'ajuster la conductivité électrique en augmentant l'épaisseur des moyens électriquement conducteurs 16 selon 20 une direction radiale par augmentation du nombre de tours de la bande métallique 18 autour de l'âme 12. De préférence, le matériau choisi pour l'âme 12 est un matériau relativement rigide afin de renforcer mécaniquement le câble 10 et de former un support pour les moyens électriquement conducteurs 16. Par exemple, l'âme 12 est du type mono-brin composite. 25 De préférence, le matériau comprend essentiellement une matière plastique choisie parmi du polychlorure de vinyle, du polyéthylène, du polypropylène et du polyamide. On a représenté sur les figures 2 à 7 respectivement des deuxième à septième modes de réalisation de l'invention. Sur ces figures 2 à 7, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation illustré sur la figure 1 sont désignés avec des références 30 identiques. Dans le deuxième mode de réalisation illustré sur la figure 2, l'âme 12 et la gaine 14 sont réalisées dans un même matériau. Dans le troisième mode de réalisation illustré sur la figure 3, les moyens électriquement conducteurs 16 comprennent une bande métallique 18 enroulée en tube 35 autour de l'âme 12. De préférence, la bande métallique 18 comprend essentiellement de l'acier et est munie sur une de ses faces d'un revêtement 20, par exemple sur sa face 2933804 -5- externe 18E jointive avec la gaine 14, réalisé dans un matériau comprenant essentiellement du cuivre et/ou de l'étain. Dans une variante non illustrée, la bande métallique 18 est réalisée dans un seul matériau comprenant essentiellement du cuivre. Dans le quatrième mode de réalisation illustré sur la figure 4, les moyens 5 électriquement conducteurs 16 comprennent un revêtement métallique 22 de l'âme 12. Dans le cinquième mode de réalisation illustré sur la figure 5, l'âme 12 du câble 10 comprend un guide optique 24. Dans les sixième et septième modes de réalisation illustrés respectivement par les figures 6 et 7, les moyens électriquement conducteurs 16 comprennent des éléments 10 électriquement conducteurs 26 répartis de façon discontinue autour de l'âme 12. Par exemple, ces éléments électriquement conducteurs 26 s'étendent selon leur direction longitudinale parallèlement à l'axe X du câble 10 en étant répartis à intervalles réguliers autour de l'âme 12 et ayant par exemple une section transversale cylindrique (figure 6) ou une section transversale en forme générale de trapèze (figure 7). 15 On a également représenté sur les figures 8 et 9, des première 28 et deuxième 30 installations pour la fabrication d'un câble 10 selon respectivement les troisième et quatrième modes de réalisation de l'invention. La première installation 28 comprend un convoyeur 32 pour entraîner la bande métallique 18 à travers l'installation 28. La bande métallique 18 se présente enroulée 20 autour d'un support 36 de révolution sous forme d'une bobine 34. La première installation 28 comprend encore des première 38 et deuxième 40 filières d'extrusion de premier et deuxième matériaux afin de réaliser respectivement l'âme 12 et la gaine 14. De préférence, les premier et deuxième matériaux sont les mêmes. La première installation 28 comprend en outre un dispositif 42 de formage de la 25 bande 18 en tube. Sur la figure 9 représentant la deuxième installation 30, les éléments analogues à la première installation 28 sont désignés par des références identiques. Ainsi, la deuxième installation 30 comprend un convoyeur 32 ainsi qu'une filière d'extrusion 40 pour former la gaine 14. Les moyens de la deuxième installation 30 pour former l'âme 12 et les moyens 30 électriquement conducteurs 16 ne sont pas illustrés sur la figure 9. Ainsi, la deuxième installation 30 comprend également une autre filière d'extrusion, non représentée, pour former l'âme 12 ainsi qu'un dispositif pour former les moyens électriquement conducteurs 16 par métallisation de l'âme 12. Ce dispositif comprend par exemple un bain de métal fondu ou encore des moyens de projection d'un métal fondu par soufflage d'air comprimé 35 sur une surface externe de l'âme 12, etc. L'âme 12 et son revêtement métallique 22 se 2933804 -6- présentent par exemple enroulés autour d'un support 42 de révolution sous forme d'une bobine 44. On va maintenant décrire ci-dessous les principales étapes d'un procédé de fabrication d'un câble électrique 10 selon le troisième mode de réalisation de l'invention à 5 l'aide de la figure 9. La bande métallique 18 est initialement enroulée autour de la bobine 34 formant support. Au cours du procédé, la bande métallique 18 est déroulée et est entraînée le long d'un chemin de convoyage par le convoyeur 32 en passant successivement dans les filières d'extrusion 38 et 40. 10 Au cours d'une première étape, on forme l'âme 12 par extrusion d'un premier matériau électriquement isolant au moyen de la première filière d'extrusion 38. On extrude le matériau en forme générale de cylindre. L'âme 12 en cours d'extrusion est alors déposée sur la bande métallique 18 en cours de déplacement à travers la filière 38. La bande métallique 18 est alors enroulée en forme de tube autour de cette âme extrudée 12 15 au cours d'une seconde étape. Puis, l'ensemble comprenant l'âme 12 et la bande métallique 18 traverse une deuxième filière d'extrusion 40 au cours de laquelle on forme la gaine 14 par extrusion d'un deuxième matériau électriquement isolant autour de l'ensemble. On a représenté sur la figure 9 le procédé de fabrication du câble 10 selon le 20 quatrième mode de réalisation de l'invention. Au cours d'une première étape non représentée, on forme l'âme 12 par extrusion d'un premier matériau dans une première filière d'extrusion non représentée sur la figure 9. Puis, afin de former les moyens électriquement conducteurs 16, l'âme 12 est métallisée de façon classique avec un matériau métallique tel que du cuivre ou de l'étain de manière 25 à former le revêtement métallique 22 de l'âme 12. L'opération de métallisation consiste notamment, de façon classique, à tremper l'âme 12 dans un bain de métal fondu ou encore à pulvériser du métal fondu par soufflage d'air comprimé sur la surface externe de l'âme 12. Le métal est alors refroidi pour être solidifié et l'âme 12 ainsi métallisée est par exemple stockée sous la forme de la bobine 44. 30 La bobine 44 est ensuite déroulée progressivement et l'âme 12 métallisée traverse la deuxième filière d'extrusion 40 d'un deuxième matériau électriquement isolant pour former la gaine 14. Pour fabriquer le câble 10 selon les premier et deuxième modes de réalisation de l'invention, on enroule la bande métallique 18 selon plusieurs tours autour de l'âme 35 extrudée 12 puis on extrude le matériau formant la gaine 14 autour de l'ensemble comprenant l'âme 12 et la bande métallique 18 enroulée autour de l'âme 12. 2933804 -7- Grâce à ce câble électrique, il est possible de réduire le poids du réseau électrique d'un véhicule automobile. En effet, il n'est plus nécessaire de surdimensionner la partie électriquement conductrice du câble pour le passage de courants d'intensité relativement faible. En effet, l'aire de la section de matériau électriquement conducteur peut être 5 réduite à l'aire de sa section utile. Par ailleurs, la fabrication du câble est relativement simple. REVENDICATIONS1. Câble électrique (10) du type comprenant une âme (12) entourée par une gaine électriquement isolante (14), caractérisé en ce que l'âme (12) est électriquement isolante, le câble (10) comprenant des moyens électriquement conducteurs (16) intercalés entre l'âme (12) et la gaine (14). 2. Câble (10) selon la revendication 1, dans lequel les moyens électriquement conducteurs (14) comprennent des éléments électriquement conducteurs (26) répartis de façon discontinue autour de l'âme (12). 3. Câble (10) selon la revendication 1, dans lequel les moyens électriquement conducteurs (16) comprennent une bande métallique (18) enroulée autour de l'âme (12) selon plusieurs tours. 4. Câble (10) selon la revendication 1, dans lequel les moyens électriquement conducteurs (16) comprennent une bande métallique (18) enroulée en tube autour de l'âme (12). 5. Câble (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens électriquement conducteurs (16) comprennent un revêtement métallique (22) de l'âme (12). 6. Câble (10) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la bande (18) est réalisée dans un matériau comprenant essentiellement de l'acier et est munie sur une de ses faces d'un revêtement (20) réalisé dans un matériau comprenant essentiellement du cuivre et/ou de l'étain. 7. Câble (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens électriquement conducteurs (16) sont réalisés dans un matériau comprenant essentiellement du cuivre. 8. Câble (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'âme (12) comprend un guide optique (24). 9. Câble (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'âme (12) est réalisée dans un matériau comprenant essentiellement une matière plastique choisie parmi du polychlorure de vinyle, du polyéthylène, du polypropylène et du polyamide. 10. Câble (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la gaine (14) et l'âme (12) sont réalisées dans le même matériau. 11. Procédé de fabrication d'un câble électrique (10) comprenant une âme (12) entourée par une gaine (14) électriquement isolante, caractérisé en ce que : - on forme l'âme (12) par extrusion d'un premier matériau électriquement isolant, 2933804 -9- - on met en place des moyens électriquement conducteurs (16) autour de l'âme extrudée (12), et - on forme la gaine (14) par extrusion d'un deuxième matériau électriquement isolant autour de l'ensemble comprenant l'âme (12) et les moyens 5 électriquement conducteurs (16). 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel on réalise les moyens électriquement conducteurs (16) par formage en tube d'une bande métallique (18) autour de l'âme (12), par métallisation d'une surface externe de l'âme (12) ou par enroulement selon plusieurs tours autour de l'âme (12) d'une bande métallique (18). 10