Brevet FR2990568A1 — publié le 20131115

ASSEMBLAGE MECANIQUE PAR RIVETAGE AUTOGENE. La présente invention concerne le domaine de l'assemblage mécanique d'un câble multibrins avec un support. L'assemblage mécanique et électrique de deux conducteurs électrique par déformation plastique est connu comme une alternative avantageuse au soudage, mais seulement dans la situation où un conducteur filaire peut être enserré entre deux épaisseurs de conducteurs plats dont l'une au moins est déformée de façon plastique. Un premier exemple de cette technique est donné dans le document 10 de brevet FR 2 736 471, qui propose de déformer simultanément par emboutissage les deux épaisseurs du conducteur plat, suivant une technique connue de l'homme du métier sous l'appellation de « clinchage ». Un deuxième exemple de cette technique est donné dans le document de brevet DE 10 2006 013 347, qui propose de déformer le 15 conducteur plat de manière à l'enrouler autour du conducteur filaire, et à sertir ce dernier en l'emprisonnant dans le conducteur plat déformé. Un troisième exemple de cette technique est donné dans le document de brevet EP 0 634 810, selon lequel le conducteur plat est découpé et déformé pour constituer deux nappes définissant entre elles un tunnel à 20 l'intérieur duquel est inséré le conducteur filaire, les deux nappes de ce conducteur plat étant ensuite à nouveau déformées pour enserrer le conducteur filaire. Ainsi dans tous ces exemples, le support enserre le conducteur filaire. Or la mise en oeuvre de ces techniques fait apparaître qu'elles peuvent être 25 complexes à réaliser, en particulier quand l'assemblage doit se réaliser dans un environnement encombré. De plus, ce type d'assemblage nécessite souvent d'être protégé de l'environnement extérieur pour conserver à travers le temps ses propriétés électriques et mécaniques, la liaison entre les deux composants n'étant pas étanche à l'air. 30 L'invention, dans ce contexte, a pour but de proposer un assemblage mécanique d'un câble multibrins et d'un support qui résolve tout ou partie des inconvénients précités. Pour résoudre un ou plusieurs des inconvénients cités précédemment, un assemblage mécanique d'un câble multibrins comprenant une pluralité de brins et d'un support , la pluralité des brins étant alignés à la hauteur du support dans une première direction et le support présentant dans un plan perpendiculaire à la première direction un bord convexe, est caractérisé en ce que l'assemblage de la pluralité des brins sur le support est réalisé par emboutissage de la pluralité des brins autour du bord convexe entrainant une déformation-fluage d'une partie de la pluralité de brins autour du bord convexe. Ainsi, c'est la déformation du câble multibrins autour du bord convexe qui assure la liaison avec le support, le câble enserrant en quelque sorte le support. Cet assemblage a également l'avantage de ne pas nécessiter d'apport de matière, contrairement au brasage. De plus, le fluage des brins crée avantageusement un assemblage sans interstices qui permet de conserver les propriétés mécaniques et électriques dans le temps. Par ailleurs, le support peut avantageusement être dans un matériau rigide tel que des plaques de PCB, l'opération ne nécessitant pas de déformation du support. Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont : - le support comprenant en outre une lumière dans un plan substantiellement parallèle à la première direction et dont la bordure forme au moins une partie du bord convexe, une partie de la pluralité des brins emboutis traverse la lumière et déborde autour du bord convexe ; - la bordure de la lumière formant dans le plan perpendiculaire deux bords convexes se faisant face, les brins emboutis prennent dans ce plan une forme en X enserrant les bords convexes ; - le câble multibrins présente une ductilité supérieure ou égale à celle du support ; - le support a une forme plane, tubulaire ou cylindrique, la zone de la lumière pouvant être localement assimilée à une zone comprenant un plan moyen parallèle à la première direction ; - le câble multibrins est un conducteur filaire ; et/ou - le support comprend une languette rabattable au-dessus du bord convexe pour entourer partiellement une partie du câble multibrins. Ainsi quand le support comprend une lumière, les brins débordent avantageusement autour du bord de la lumière. Dans un deuxième aspect de l'invention, un câble multibrins comprend au moins un assemblage comme décrit ci-dessus. Dans un troisième aspect de l'invention, un procédé d'assemblage mécanique d'un câble multibrins comprenant une pluralité de brins alignés dans une première direction à la hauteur d'un support présentant dans un plan perpendiculaire à la première direction un bord convexe, est caractérisé en ce qu'une opération de rivetage est réalisée au moyen d'un premier outil permettant : - d'emboutir le câble multibrins dans une zone correspondant au bord convexe afin qu'une partie de celui-ci contourne le bord convexe ; - de compacter la partie du câble multibrins emboutie ayant contourné le bord convexe ; - de faire fluer une partie du câble multibrins embouti ayant contourné le bord convexe sur celui-ci. Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont : - le support comprenant une lumière dont la bordure forme dans le plan perpendiculaire deux bords convexes se faisant face, l'emboutissage fait traverser la lumière à une partie du câble multibrins de façon à ce qu'elle flue sur la bordure de la lumière ; - le premier outil comprend une matrice dans laquelle la zone du bord convexe du support est disposée et un poinçon s'appliquant sur le câble multibrins dans la zone du bord convexe du support. - un second outil permet de guider le poinçon pour réaliser l'emboutissage et compacter une partie du câble multibrins du côté de la face du support en vis-à-vis du câble multibrins ; - le second outil est un presse-flanc ; - l'opération de rivetage du câble multibrins sur le support comprend une optimisation de la répartition de la matière compactée du câble multibrins sur le bord convexe par l'intermédiaire d'une empreinte formée dans la matrice dont les dimensions sont adaptées pour répartir la matière provenant du câble multibrins sur la surface du bord convexe ; - une opération de préchauffe du câble multibrins est réalisée préalablement à l'opération de rivetage ; - une opération de pré-compactage du câble multibrins est réalisée préalablement à toute opération ; - une opération de post-chauffe de l'assemblage est réalisée consécutivement à l'opération de rivetage. Ce procédé d'assemblage permet avantageusement un assemblage même dans un environnement relativement exigu dans la mesure où il peut être réalisé avec une pince portative ayant des mors adaptés, la pression de serrage pouvant être seulement d'origine manuelle, en particulier pour les matériaux les plus malléables. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, 20 faite uniquement à titre d'exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective d'un câble multibrins et d'un support utilisable pour réaliser un assemblage conforme à un mode de réalisation de l'invention et observés avant assemblage ; 25 - la figure 2 est une vue en perspective du câble multibrins et du support de la figure 1 après assemblage selon le mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue en perspective et en coupe, selon le plan AA, de l'assemblage de la figure 2 ; 30 - la figure 4 est une vue schématique en perspective et en coupe d'un câble multibrins, d'un support et d'un outil, ces éléments étant utilisables pour réaliser un assemblage conforme à un mode de réalisation de l'invention, et cet ensemble d'éléments étant observé avant réalisation de l'assemblage ; - la figure 5 est une vue schématique en perspective et en coupe des éléments de la figure 4 observés après réalisation de l'assemblage ; - les figures 6A et 6B sont des vues schématiques en coupe d'un câble multibrins, d'un support et d'un outil, ces éléments étant utilisables pour réaliser un assemblage conforme à un mode de réalisation de l'invention dans le cas où le support ne comprend qu'une surface convexe, et cet ensemble d'éléments étant observé avant réalisation de l'assemblage et après réalisation de l'assemblage ; et - la figure 7 est une vue schématique en perspective d'un câble multibrins et d'un support dans une variante dans laquelle le support comprend une languette servant de presse-flanc. En référence à la figure 1, un support 1 comprend une zone 3 plate s'étendant substantiellement dans un plan médian P dans laquelle une lumière 5 est percée, mettant en communication une première face 7 et une seconde face 9 du support 1. La lumière comprend un bord convexe 10. Face à la lumière 5, un câble multibrins 11 est positionné sur la première face 7. Par câble multibrins, on entend un câble composé d'une pluralité de brins élémentaires d'une même matière. Le plus souvent, les brins élémentaires sont maintenus ensemble pour former le câble soit par torsion, soit par tissage. On connaît en particulier de nombreux exemples de câble multibrins dans le domaine des câbles électriques en cuivre. Une fois assemblés, figure 2, les brins du câble 11 forment une matière compacte autour et dans la lumière 5, une partie de cette matière débordant sur les rebords de la lumière 5 et en particulier sur le rebord de la seconde face 9. Ainsi, la vue en coupe de la figure 3, montre que la matière des brins s'est amalgamée et forme substantiellement un X, en traversant et remplissant la lumière 5 et en débordant sur ses rebords, « verrouillant » ainsi le support dans le câble multibrins 11. Cette forme est similaire à celle d'un rivet qui aurait été inséré dans la lumière puis écrasé autour du support, ce qui explique le terme de « rivetage autogène » utilisé pour nommer ce type d'assemblage. 2 99056 8 6 Cet assemblage connu pour un câble filaire monobrin, dans le brevet français FR 2 935 550 permet après déformation de la matière de former un X autour des bords de la lumière de sorte que la matière déformée verrouille tout mouvement du câble autour de la lumière. 5 Dans la présente situation, un assemblage par déformation de la matière d'un câble multi brins autour des bords de la lumière ne peut être déduit d'une simple transposition de l'application d'un assemblage pour un câble mono brin à un assemblage pour un câble multibrins. Envisager cette transposition nécessite de vaincre un préjugé. Le préjugé réside notamment 10 en ce que le diamètre d'un câble multibrins comprend une somme de diamètres de plus petite taille pour chacun des brins accolés. L'intention d'appliquer une déformation à un câble multibrins présuppose que les brins risquent de se rompre lors de leur déformation et risquent de réduire la tenue d'un tel assemblage. 15 L'homme de l'art présupposerait que le poinçonnage risquerait d'être destructif, avec des déchirures et des décohésions des brins résultant d'un maintien et d'une organisation trop hétérogène des fils. Il pensera aussi qu'il est nécessaire que chaque brin fusionne jusqu'à l'obtention d'une continuité métallurgique maximale afin de réduire au minimum les événements de type « 20 écrouissage interstitiel » à la périphérie des fils compactés. Ce préjugé est vaincu par la découverte d'effets qui se combinent permettant de réaliser un assemblage ayant une forte tenue mécanique d'un câble multibrins dans un support comportant une surface convexe et, particulièrement, une ouverture. En l'occurrence, les effets inattendus de 25 l'assemblage décrit sont énumérés ci-dessous : - une déformation métallurgique autour du point d'écrouissage sans rupture de la plupart des brins, conduisant par fluage à une zone homogène de matière ; - une bonne qualité mécanique de l'ancrage malgré quelques 30 déchirures et décohésion de la tresse de fil ; - une qualité supérieure de l'assemblage à partir d'un compactage partiel ou avec un poinçonnage en périphérie de la zone soudo compactée. 2 99056 8 7 En effet, le compactage de la matière se déformant et provenant des brins présente une tenue mécanique de l'assemblage au-delà de ce qu'il pouvait être envisagé. Un effet semblable à une tresse écrasée qui présenterait un « double » résistance notamment due d'une part au 5 compactage lié à l'écrasement de la matière et d'autre part due à la résistance des brins entremêlés formant un noeud une fois écrasés. La déformation d'un câble multibrins engagée par un compactage de la matière autour de l'ouverture du support est obtenue grâce au poinçon d'une part et d'autre part grâce à un moule, ou une matrice, permettant de 10 rabattre la matière déformée autour des bords de l'ouverture. La suite de la description permet d'étayer les moyens nécessaires pour obtenir un tel assemblage entre un câble multibrins et un support comprenant une face convexe. En effet, il apparait qu'a minima, le support peut se contenter d'avoir une surface de section convexe dans un plan perpendiculaire à l'orientation 15 principale des brins. La déformation du câble est alors orientée par des outils et des cales de façon à ce qu'il y ait un fluage des brins autour du bord convexe, les forces de pression étant appliquées dans le plan perpendiculaire. Cet assemblage est réalisé de la façon suivante, figures 4 et 5. Un outil comprend une matrice 31, un presse-flanc 32 et un poinçon 20 33. Tout d'abord, figure 4, la seconde face 9 du support 1 est placée sur la matrice 31 qui présente des dégagements 310 en regard et en-dessous des bords de la lumière 5. Le câble multibrins 11 est ensuite placé sur la première face 7 du 25 support 1, puis le presse-flanc 32 est déposé sur le support 1 et autour du câble multibrins 11 dans la zone où doit être effectué l'assemblage. Ce presse-flanc 32 a pour fonction d'éviter le fluage latéral du câble multibrins 11. Le poinçon 33 est alors appliqué, figure 5, sur le câble multibrins 11 à travers un puits du presse-flanc 32 de manière à déformer localement le câble 30 multibrins 11 par emboutissage de façon à le faire fluer à travers la lumière 5 vers les dégagements 310 de la matrice 31. Les contraintes exercées par le poinçon 33 d'une part, et la matrice 31 et le presse-flanc 32 d'autre part, compactent les brins du câble dans et autour de la lumière pour former un agrégat. Dans le cas le plus général où le support comprend une surface convexe, le presse-flanc 32 et la matrice 31 sont solidarisés et forme une chambre autour de la surface convexe de façon à ce que la matière du câble multibrins flue en direction et autour de la surface convexe, figure 6. Pour réaliser ce type d'assemblage, il est donc avantageux d'utiliser des matériaux de ductilités différentes. En particulier, le matériau des brins du câble peuvent présenter une ductilité supérieure ou égale à celle du support. Ainsi, par exemple, le câble est réalisé en cuivre et le support en laiton. La malléabilité du câble peut être choisi avantageusement supérieure à la malléabilité du support. Il est connu qu'un des avantages des câbles multibrins réside dans l'amélioration de la souplesse du câble et la réduction de la masse de celui-ci par rapport à un câble monobrin équivalent. Aussi, lors de l'opération d'emboutissage, les forces à mettre en oeuvre pour compacter et faire fluer la matière des brins peut s'en trouver substantiellement diminuées pour atteindre des valeurs inférieures à 350DaN lors de l'assemblage d'un câble conducteur multibrins d'un diamètre d'environ 1,8 mm pour basse tension en cuivre. Ce chiffre est à comparer à une force d'environ 700DaN nécessaire pour clincher le même fil. L'outil peut alors être intégré dans une pince manuelle, avec ou sans assistance. Dans une première variante de ce procédé d'assemblage, les brins du câble multibrins sont chauffés préalablement de façon à être plus ductile lors de l'opération d'assemblage. Dans une deuxième variante, les brins sont préalablement compactés de façon à améliorer la cohésion entre eux. Cette deuxième variante est combinable avec la première variante, le compactage ayant alors lieu avant l'opération de chauffage, voire le compactage peut générer le chauffage préalable nécessaire. Dans une troisième variante, l'assemblage obtenu est chauffé de 30 façon à améliorer la tenue de l'agrégat formé par les brins compressés. Selon une quatrième variante de réalisation, le support comprend une lumière fermée ou ouverte. Lorsqu'elle est fermée, elle comprend, par exemple, quatre bords convexes pour former un parallélépipède. Elle est alors généralement percée dans le support. Lorsque la lumière est ouverte, elle comprend, dans un exemple de forme parallélépipédique, trois bords convexes et une ouverture sur l'un des bords. Typiquement, ce type de lumière est utilisé lorsqu'il est nécessaire qu'elle soit située au bord du support. Dans ce dernier cas le support ne referme pas l'un des côtés de la lumière. L'assemblage de l'invention reste très performant lorsqu'un câble est assemblé à un support comportant une lumière ouverte notamment parce qu'un moule, autrement appelée une matrice, retient la matière autour des trois bords de la lumière et permet un compactage de cette dernière suite à sa déformation. La lumière peut en fait être de forme variée, par exemple en T ou en V. Le choix est alors fait en fonction de la liaison à réaliser pour optimiser la tenue de l'ensemble. Dans une cinquième variante de réalisation, figure 7, le support comprend une languette 71 qui est rabattue sur le câble multibrins pour servir de presse flanc ou de matrice. En restant en place, elle participe également à la tenue mécanique en apportant une fonction de clinchage. Dans une sixième variante non illustrée, le support est lui-même un fil multibrins mis en forme par la matrice. L'invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d'exemple et non comme limitant l'invention a cette seule description. De nombreuses variantes de réalisation sont possibles. Par exemple, le support peut avoir des formes plates, cylindriques ou tubulaires. L'outil est alors adapté à la forme du support de façon à guider la matière des brins du câble et optimiser sa répartition sur les rebords de la lumière. De la façon, ce mode d'assemblage peut être utilisé pour assembler 2 fils ou plus, tous multibrins ou certains multibrins et d'autres monobrins, avec ou sans support en adaptant l'outil à l'assemblage à réaliser. Ce type d'assemblage apparait particulièrement intéressant en utilisation avec des câbles électriques multibrins et des supports conducteurs. Il assure en effet une bonne conductivité électrique. Il a ainsi été constaté que lorsqu'un câble multibrins d'aluminium est utilisé, l'opération de rivetage casse la fine couche d'alumine recouvrant par défaut les brins, permettant ainsi une bonne conductivité électrique sans avoir à recourir à un décapage préalable. Par ailleurs, dans un assemblage classique de câble multibrins, il apparait souvent des phénomènes de remontée humide par migration capillaire en provenance de la zone de contact. Pour les combattre, les connexions sont protégées classiquement par des solutions d'étanchéification et de colmatage par des polymères. En compactant les brins, l'assemblage décrit limite de manière intrinsèque ce type de remontée. Dans les revendications, le mot « comprenant » n'exclue pas d'autres éléments et l'article indéfini « un/une » n'exclue pas une pluralité. REVENDICATIONS1. Assemblage mécanique d'un câble multibrins (11) comprenant une pluralité de brins et d'un support (1), la pluralité des brins étant alignés à la hauteur du support dans une première direction et le support présentant dans un plan perpendiculaire à la première direction un bord convexe(10), caractérisé en ce que l'assemblage de la pluralité des brins sur le support (1) est réalisé par emboutissage de la pluralité des brins (11) autour du bord convexe (10) entrainant une déformation- fluage d'une partie de la pluralité de brins autour du bord convexe. 2. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support (1) comprenant en outre une lumière (5) dans un plan substantiellement parallèle à la première direction et dont la bordure forme au moins une partie du bord convexe(10), une partie de la pluralité des brins emboutis traverse la lumière (5) et déborde autour du bord convexe. 3. Assemblage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bordure de la lumière formant dans le plan perpendiculaire deux bords convexes se faisant face, les brins emboutis prennent dans ce plan une forme en X enserrant les bords convexes. 4. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le câble multibrins présente une ductilité supérieure ou égale à celle du support. 5. Assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support a une forme plane, tubulaire ou cylindrique, la zone de la lumière pouvant être localement assimilée à une zone comprenant un plan moyen parallèle à la première direction. 6. Assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le câble multibrins (1) est un conducteur filaire. 7. Assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support comprend une languette rabattable au-dessus du bord convexe pour entourer partiellement une partie du câble multibrins. 8. Câble multibrins comprenant au moins un assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à7. 9. Procédé d'assemblage mécanique d'un câble multibrins (11) comprenant une pluralité de brins alignés dans une première direction à la hauteur d'un support (1) présentant dans un plan perpendiculaire à la première direction un bord convexe, caractérisé en ce qu'une opération de rivetage est réalisée au moyen d'un premier outil permettant : - d'emboutir le câble multibrins dans une zone correspondant au bord convexe (10) afin qu'une partie de celui-ci contourne le bord convexe ; - de compacter la partie du câble multibrins emboutie ayant contourné le bord convexe ; - de faire fluer une partie du câble multibrins embouti ayant contourné le bord convexe sur celui-ci. 10. Procédé d'assemblage selon la revendication 9, caractérisé en ce que le support comprenant une lumière dont la bordure forme dans le plan perpendiculaire deux bords convexes se faisant face, l'emboutissage fait traverser la lumière à une partie du câble multibrins de façon à ce qu'elle flue sur la bordure de la lumière. 11.Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que le premier outil comprend une matrice (31) dans laquelle la zone du bord convexe du support est disposée et un poinçon (33) s'appliquant sur le câble multibrins dans la zone du bord convexe du support. 12. Procédé d'assemblage selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'un second outil permet de guider le poinçon pour réaliser l'emboutissage et compacter une partie du câble multibrins du côté de la face du support en vis-à-vis du câble multibrins. 13. Procédé d'assemblage selon la revendication 12, caractérisé en ce que le second outil est un presse-flanc (32). 14. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que l'opération de rivetage du câble multibrins sur le support comprend une optimisation de la répartition de la matière compactée du câble multibrins sur le bord convexe par l'intermédiaire d'une empreinte formée dans la matrice dont les dimensions sont adaptées pour répartir la matière provenant du câble multibrins sur la surface du bord convexe. 15. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'une opération de préchauffe du câble multibrins est réalisée préalablement à l'opération de rivetage. 16. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 9 à 15, caractérisé en ce qu'une opération de pré-compactage du câble multibrins est réalisée préalablement à toute opération. 17. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 9 à 16, caractérisé en ce qu'une opération de post-chauffe de l'assemblage est réalisée consécutivement à l'opération de rivetage.30