Brevet FR2962603A1 — publié le 20120113

i CABLE ELECTRIQUE AVEC GAINE ET MANCHON L'invention concerne le domaine des câbles électriques avec gaine et manchon, c'est-à-dire des câbles électriques dont l'âme conductrice est entourée par une gaine isolante elle- même entourée sur une longueur limitée par un manchon de protection ou par une surgaine de protection. La protection mécanique du câble, en particulier au niveau de points de serrage autour du câble, surtout dans un environnement présentant des contraintes thermiques élevées, io s'obtient par l'augmentation de la rigidité de sa gaine isolante, ce qui se fait au détriment d'une part de sa souplesse pour supporter des rayons de courbure faibles, et d'autre part de son coût. Selon un premier art antérieur, par exemple décrit dans la is demande de brevet française FR 2510830, il est connu un manchon entourant la gaine d'un câble. Le manchon est d'une part épais et d'autre part constitué d'un matériau particulièrement souple (voir page 1 lignes 15 et 35). Selon un deuxième art antérieur, par exemple décrit dans la 20 demande de brevet française FR 2552591, il est connu un manchon entourant la gaine d'un câble. Le manchon est d'une part épais, et d'autre part constitué d'un matériau particulièrement souple (voir page 4 lignes 11 à 12 et page 6 lignes 7 à 9). Il est par ailleurs de forme conique. 25 L'invention s'intéresse à protéger le câble électrique lorsqu'il est dans un milieu particulièrement encombré, comme par exemple dans un véhicule. Le câble électrique peut être dans le compartiment moteur, sous caisse, dans l'habitacle. On pourrait penser diminuer l'épaisseur du manchon mais celui-ci 30 ne pourrait plus jouer son rôle de matelas protecteur par déformation souple. L'invention propose d'utiliser un manchon de faible épaisseur, au contraire de l'art antérieur, et surtout plus rigide que la gaine isolante, également au contraire de l'art antérieur, c'est-à-dire plus rigide que l'ensemble de la gaine isolante ou préférentiellement à tout le moins plus rigide que la couche la plus externe de la gaine isolante du câble. Cette couche la plus externe est une couche en matériau constitutif, c'est-à-dire qu'elle ne peut pas se réduire à une fine pellicule externe de type vernis. Pour conserver sa souplesse au câble électrique dans ce milieu encombré et lui autoriser à subir dans son cheminement des rayons de courbure relativement faibles, le manchon ne s'étend que sur io une longueur limitée de la gaine isolante. En particulier, pour des câbles électriques dont la gaine isolante est souple pour leur permettre de cheminer en milieu encombré, au niveau des points de serrage du câble, par exemple joints d'étanchéité ou points de fixation, la gaine va is être sujette au problème du fluage, entraînant avec le temps, et surtout en milieu présentant des contraintes thermiques élevées, un mauvais vieillissement dégénérant en dégradation des propriétés mécaniques d'abord puis en dégradation des propriétés électriques ensuite. Le câble électrique peut être 20 blindé ou non blindé. Selon l'invention, il est prévu un câble électrique comprenant une âme conductrice entourée par une gaine isolante continue qui est entourée sur une partie de sa longueur seulement par un manchon, caractérisé en ce que le manchon est plus rigide 25 et moins épais que la gaine isolante. Le manchon est une surgaine de protection entourant la gaine isolante, sur une longueur limitée de cette gaine isolante le long du câble électrique. La gaine électrique est continue, c'est-à-dire qu'elle n'est ni absente ni coupée, en particulier 3o sous le manchon. Le manchon n'a donc rien à avoir avec un connecteur ou avec un dispositif de raccordement de deux tronçons de câble entre eux dont il ne joue d'ailleurs pas du tout le rôle. De préférence, le matériau du manchon est suffisamment plus rigide que le matériau de la gaine isolante pour que la résistance du manchon à la pression circulaire soit supérieure d'au moins 30% à la résistance de la gaine à la pression circulaire, avantageusement d'au moins 50%, plus avantageusement supérieure ou égale au double. Ainsi le fluage de la gaine isolante au niveau du point de serrage du câble est sinon supprimé, du moins fortement réduit. Le manchon sera en matériau plus coûteux que la gaine isolante, io mais comme il ne s'étend que sur une longueur de gaine très limitée, le surcoût global sera modéré pour le câble. Préférentiellement, le manchon est dans un matériau qui doit avoir une classe de température strictement supérieure à celle de la gaine isolante. Par exemple, le manchon résiste à une is pression circulaire valant environ 0.4 N/mm2, tandis que la gaine isolante résiste à une pression circulaire valant environ 0.2 N/mm2. De préférence, le manchon est un manchon cylindrique circulaire faisant tout le tour de la gaine. Ainsi, la pression 20 appliquée sur le manchon est amortie et régulièrement répartie sur la gaine isolante, ce qui évite les surpressions ponctuelles pouvant détériorer plus facilement la gaine isolante au niveau du point de serrage. Préférentiellement, il n'y a pas d'interstice entre le manchon et la gaine isolante, pour des raisons de 25 meilleure étanchéité. Il peut alors toutefois y avoir une couche de colle s'il n'y a pas contact direct. De préférence, la longueur du manchon est inférieure à 10 cm. Ainsi, une bonne souplesse de câble est maintenue. Des rayons de courbure faibles pourront être supportés par le câble 30 même dans un voisinage relatif du point de serrage du câble. La longueur est préférentiellement comprise entre 3 et 10 cm. La longueur vaut par exemple 5 cm. De préférence, l'épaisseur du manchon est inférieure à 10% du diamètre extérieur de la gaine, avantageusement inférieure à 5% et plus avantageusement inférieure à 2%. Elle est par exemple de l'ordre de 1% du diamètre extérieur de la gaine. L'épaisseur du manchon se mesure selon une direction radiale par rapport à l'axe du câble, c'est-à-dire par rapport à la longueur du câble. De préférence, le manchon est une gaine thermorétractable. Le manchon peut également être un ruban entourant ou un tube emmanché (pas trop « emmanché à force » pour ne pas dégrader la gaine isolante). Mais la gaine thermorétractable io est ici particulièrement intéressante, car elle présente un meilleur compromis entre tenue mécanique et encombrement que les autres dispositifs. Avantageusement, le manchon est en fluoropolymère (PVDF) réticulé. Une autre matière rigide adaptée en température peut is être utilisée en alternative. Ce matériau est de classe de température T5, c'est-à-dire résistant à 175°C. La gaine isolante est par exemple en polyoléfine thermoplastique de classe de température T4, c'est-à-dire résistant à 150°C. Le manchon est bien au moins d'une classe de température 20 supérieure à celle de la gaine isolante. La gaine isolante pourrait aussi être en PE ou en PP ou en PVC ou en FEP ou en ETFE ou en Si ou en TPE. La rigidité du matériau du manchon pourra être choisie en fonction des contraintes mécaniques et thermiques subies par la gaine isolante du 25 câble électrique dans son environnement. L'invention concerne aussi un dispositif comprenant un câble électrique selon l'invention et au moins un élément de serrage autour du câble, caractérisé en ce que le manchon est entouré par l'élément de serrage tout en dépassant de part et d'autre 30 de l'élément de serrage le long du câble. L'invention est alors particulièrement intéressante car c'est surtout au niveau des points de serrage qu'une gaine isolante souple pour pouvoir être coudée à son voisinage présente un risque important de fluage. Préférentiellement, le manchon dépasse de l'élément de serrage d'au moins 1 cm, voire avantageusement d'au moins 2 cm, de chaque côté le long du câble. Avantageusement, l'élément de serrage est un joint s d'étanchéité. Avantageusement, l'élément de serrage est un élément de fixation du câble. L'invention concerne encore un véhicule comprenant un ou plusieurs dispositifs selon l'invention. Le câble électrique est lo alors fixé sur le véhicule. Un véhicule inclut notamment un camion, une voiture, un bus, un avion, un bateau. Un véhicule est de préférence un véhicule à moteur, avantageusement terrestre. Un véhicule est préférentiellement une voiture. 15 L'invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide des figures ci-après, données à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs, où : - la figure 1 représente schématiquement un exemple de câble 20 électrique classique selon l'art antérieur, entouré par un élément de fixation, avant vieillissement, en bon état ; - la figure 2 représente schématiquement un exemple de câble électrique classique selon l'art antérieur, entouré par un élément de fixation, après vieillissement, mettant ainsi en 25 évidence le phénomène de fluage ; - la figure 3 représente schématiquement un exemple de câble électrique classique selon l'art antérieur, entouré par un joint d'étanchéité, avant vieillissement, en bon état ; - la figure 4 représente schématiquement un exemple de câble 30 électrique classique selon l'art antérieur, entouré par un joint d'étanchéité, après vieillissement, mettant ainsi en évidence le phénomène de fluage ; - la figure 5 représente schématiquement un exemple de câble électrique selon l'invention, entouré par un joint d'étanchéité, avant et après vieillissement, en bon état ; - la figure 6 représente schématiquement un exemple de câble électrique selon l'invention, entouré par un élément de fixation, avant et après vieillissement, en bon état. La figure 1 représente schématiquement un exemple de câble électrique classique selon l'art antérieur, entouré par un io élément de fixation, avant vieillissement, en bon état. Un câble électrique 1 comprend une âme conductrice non visible entourée par une gaine isolante 2. Un élément de fixation 3 du câble entoure la gaine isolante 2 au niveau d'un point de serrage. La gaine isolante 2 est uniforme et en bon état, même is au niveau de l'élément de fixation 3. La figure 2 représente schématiquement un exemple de câble électrique classique selon l'art antérieur, entouré par un élément de fixation, après vieillissement, mettant ainsi en évidence le phénomène de fluage. Après un temps plus ou 20 moins long et une soumission à des contraintes thermiques plus ou moins dures, la gaine isolante 2 présente une zone déformée 20 par fluage au voisinage de l'élément de fixation 3, risquant de dégrader rapidement les propriétés mécaniques de la gaine isolante 2 et donc ensuite les propriétés électriques 25 du câble 1. La figure 3 représente schématiquement un exemple de câble électrique classique selon l'art antérieur, entouré par un joint d'étanchéité, avant vieillissement, en bon état. Un joint d'étanchéité 4 entoure la gaine isolante 2 au niveau d'un point 30 de serrage. La gaine isolante 2 est uniforme et en bon état, même au niveau du joint d'étanchéité 4. La figure 4 représente schématiquement un exemple de câble électrique classique selon l'art antérieur, entouré par un joint d'étanchéité, après vieillissement, mettant ainsi en évidence le phénomène de fluage. Là encore, après un temps plus ou moins long et une soumission à des contraintes thermiques plus ou moins dures, la gaine isolante 2 présente une zone déformée 20 par fluage au voisinage du joint d'étanchéité 4, risquant de dégrader rapidement les propriétés mécaniques de la gaine isolante 2 et donc ensuite les propriétés électriques du câble 1. Par ailleurs, les propriétés d'étanchéité le long du câble 1 de part et d'autre du joint d'étanchéité 4 risquent également de se dégrader rapidement. io Les figures 3 et 4 représentent le câble électrique en coupe tandis que les figures 1 et 2 le représentent en perspective. La figure 5 représente schématiquement un exemple de câble électrique selon l'invention, entouré par un joint d'étanchéité, avant et après vieillissement, en bon état. Le point de serrage is constitué par le joint d'étanchéité 4 ne déforme plus ou déforme nettement moins la gaine isolante 2 laquelle reste en bon état, car son effort s'exerce sur le manchon 5 qui est plus rigide et plus résistant que la gaine isolante 2. La longueur limitée du manchon 5 autorise le câble 1 à être coudé au 20 voisinage du joint d'étanchéité 4. Les coudes 6 du câble 1 ne sont par exemple qu'à 2 ou 3 cm du joint d'étanchéité 4. Les propriétés d'étanchéité le long du câble 1 de part et d'autre du joint d'étanchéité 4 sont globalement conservées. Le manchon 5 présente une longueur L qui ne s'étend que sur une partie de 25 la gaine isolante 2 le long du câble 1. La figure 6 représente schématiquement un exemple de câble électrique selon l'invention, entouré par un élément de fixation, avant et après vieillissement, en bon état. La structure reste analogue, le joint d'étanchéité 4 ayant été remplacé par un 30 élément de fixation 3. La façon d'installer le manchon sur la gaine isolante du câble électrique est par exemple la suivante dans le cas d'un manchon constitué par une surgaine rétractable. Une surgaine est une gaine disposée autour d'une autre gaine. On découpe la surgaine à la longueur choisie. On positionne la surgaine autour de la gaine isolante du câble électrique au niveau du point de serrage qui est la zone sensible à protéger. A ce moment là au moins, le diamètre intérieur de la surgaine est supérieur ou à la rigueur égal au diamètre extérieur de la gaine isolante. On chauffe la surgaine avec un appareil à rétreint. Une fois la surgaine solidarisée à la gaine isolante du câble électrique, le câble électrique est inséré dans l'élément de serrage. io Le point de serrage est par exemple un joint d'étanchéité ou un point de fixation comme par exemple une bride ou une agrafe. Un autre avantage de la présente invention réside dans la possibilité d'améliorer localement la rigidité du câble électrique is pour des raisons vibratoires. En effet, le câble, disposant de grande souplesse, aura tendance à présenter naturellement une résonance assez basse en fréquence, avec un facteur de crête important à la résonnance. Cette résonnance entraîne donc un mouvement important. Selon cet aspect 20 supplémentaire de la présente invention, l'adjonction d'une surgaine située à des lieux précis du câble et dimensionnée par une analyse vibratoire ou modale du câble dans son environnement, permettra de réduire le facteur de crête, voire même de déplacer la fréquence de résonnance dans des 25 bandes de fréquence moins critiques pour l'application visée. La localisation de cette surgaine de rigidification, ainsi que la taille de cette surgaine placée sur le câble permettront d'ajuster localement le comportement vibratoire global de l'assemblage. 30 30 REVENDICATIONS1) Câble électrique comprenant une âme conductrice entourée par une gaine isolante (2) continue qui est entourée sur une partie de sa longueur seulement par un manchon (5), caractérisé en ce que le manchon (5) est plus rigide et moins épais que la gaine isolante (2). 2) Câble électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau du manchon (5) est suffisamment plus rigide io que le matériau de la gaine (2) pour que la résistance du manchon (5) à la pression circulaire soit supérieure d'au moins 50% à la résistance de la gaine (2) à la pression circulaire. 3) Câble électrique selon l'une quelconque des revendications is précédentes, caractérisé en ce que le manchon (5) est un manchon cylindrique circulaire faisant tout le tour de la gaine (2). 4) Câble électrique selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce que la longueur (L) du manchon (5) est inférieure à 10 cm. 5) Câble électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur du manchon (5) 25 est inférieure à 10% du diamètre extérieur de la gaine (2). 6) Câble électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon (5) est une gaine thermorétractable. 7) Câble électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le manchon (5) est en fluoropolymère réticulé. 15 2962603 lo 8) Dispositif comprenant un câble électrique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes et au moins un élément de serrage (3, 4) autour du câble (1), caractérisé en 5 ce que le manchon (5) est entouré par l'élément de serrage (3, 4) tout en dépassant de part et d'autre de l'élément de serrage (3, 4) le long du câble (1). 9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lo l'élément de serrage (3, 4) est un joint d'étanchéité (4). 10) Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l'élément de serrage (3, 4) est un élément de fixation (3) du câble (1). 11) Véhicule comprenant un ou plusieurs dispositifs selon l'une quelconque des revendications 8 à 10.