EP2080200A2 - Cable de controle electrique et procede de fabrication associe - Google Patents

Cable de controle electrique et procede de fabrication associe

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EP2080200A2
EP2080200A2 EP07858526A EP07858526A EP2080200A2 EP 2080200 A2 EP2080200 A2 EP 2080200A2 EP 07858526 A EP07858526 A EP 07858526A EP 07858526 A EP07858526 A EP 07858526A EP 2080200 A2 EP2080200 A2 EP 2080200A2
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EP
European Patent Office
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core
copper
strands
cable
electrical control
Prior art date
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Withdrawn
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EP07858526A
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German (de)
English (en)
Inventor
Olivier Schuepbach
Francis Debladis
Jérôme Fournier
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Nexans SA
Original Assignee
Nexans SA
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Publication date
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/1895—Internal space filling-up means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H—ELECTRICITY
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    • H01B7/1825—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring comprising synthetic filaments forming part of a high tensile strength core
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/006—Constructional features relating to the conductors

Definitions

  • the present invention relates to electrical control cables.
  • Such cables are used in various fields of the industry, such as for example the automotive industry, where they are assembled into bundles for the power supply of various equipment. These cables must thus be the lightest possible and have a small footprint while maintaining good mechanical strength.
  • Such cables are conventionally formed by a plurality of copper strands, generally twisted so as to increase the flexibility of the cable, and surrounded by an insulating sheath, obtained for example by extrusion.
  • Figure 1 shows an example of such a cable, seen in cross section, and made from seven identical copper strands 20 surrounded by an insulating sheath 30 of circular section.
  • the diameter of the cable is typically of the order of 1, 6 mm and the copper strands 20 each have a diameter of the order of 0.3 mm.
  • the preceding cable uses a quantity of copper that is oversized compared to the real needs corresponding to the quantity of current to be transmitted by the cable. Specifically, nearly half of the copper in the cable structure The above is used to increase the tensile strength of the cable, but also to guarantee the effectiveness of crimping.
  • the document US2005 / 0199414 notably describes several embodiments of composite cables aimed at reducing the copper used.
  • One of these embodiments proposes to embed a plurality of copper strands inside a matrix made of plastic material, for example a polyamide. With such a structure however, the connection operations of the connectors to the cable are not easy to implement, and reliable crimping is not guaranteed.
  • this embodiment uses four strands of copper located substantially in the center of the matrix, without contact with the copper strands located at the periphery of this matrix, and therefore useless.
  • DE 25 16 830 discloses a cable in which a plurality of conductive strands are distributed uniformly and concentrically around the periphery of a core so as to penetrate only partially into said core, and each offer a portion accessible from outside the heart.
  • the strands are in this twisted cable around the heart.
  • the object of the present invention is to provide a new control cable structure of small footprint, low weight, very good tensile strength, and whose manufacture is simplified.
  • the present invention relates to an electrical control cable of the type comprising a core of polymer material and a plurality of copper strands extending in the longitudinal direction of said core, said copper strands being distributed uniformly and concentrically on the periphery of said core so as to penetrate only partially into said core and to each provide a portion accessible from the outside of said periphery, characterized in that said copper strands are partially embedded in the material forming the core and extend parallel to the longitudinal direction of said heart.
  • the cable advantageously comprises an insulating layer concentrically surrounding the core and the copper strands.
  • the cable may also comprise, in the center of said core, a polymer strand (for example a polyamide, a polycarbonate or a polyethylene terephthalate) or a metal strand (for example made of steel).
  • a polymer strand for example a polyamide, a polycarbonate or a polyethylene terephthalate
  • metal strand for example made of steel
  • the present invention also relates to a cable manufacturing method according to the invention characterized in that it consists in drowning said copper strands during the manufacturing step of said core by extrusion of a polymer material.
  • the manufacturing method preferably comprises a step of sheathing the cable by an insulating layer concentrically surrounding the core and said copper strands, preferably by extrusion, itself possibly reinforced by a central ring with high mechanical strength.
  • Figure 1 already described above, shows a cross section of a control cable according to the prior art
  • Figure 2 schematically illustrates a cable according to the present invention, seen in cross section
  • Figure 3 is a variant of the cable of Figure 2.
  • a control cable according to the invention comprises a core 10 of polymer material, and a plurality of copper strands 20 which extend in the longitudinal direction of the core 10.
  • the copper strands 20 are found distributed uniformly distributed and concentrically around the periphery of said core, and each offer a portion accessible from outside said periphery.
  • the cable further comprises an insulating sheath 30 concentrically surrounding the core 1 and the copper strands 20.
  • the strands 20 have been at least partially embedded during the manufacture of the core 10, preferably made by extrusion, and extend parallel to the longitudinal direction of said core 10.
  • the manufacture of the cable is here much simpler to achieve.
  • this makes it possible to perform on the same machine the manufacture of the core with the partially embedded strands, followed by a cladding operation, whereas, for the strands twisted according to the prior art, it was necessary to provide special equipment to twist the strands around the heart.
  • the cable is to be folded, and to prevent the strands on the outside of the fold from breaking, we will preferably choose a very flexible material and very soft to achieve the heart, so as to allow the strands solicited to move towards the center of the cable.
  • a polyurethane or polyethylene foam may be used.
  • the cable of Figure 2 has the advantage of ensuring the electrical connection with a crimped connector socket. Indeed, once the bare cable, that is to say without a portion of insulating sheath, is accessed a portion of each copper strand 20.
  • Figure 3 is an alternative embodiment of the cable of Figure 2 wherein a strand 40 has been placed in the center of the core 10 so as to increase the tensile strength of the cable.
  • This strand 40 may be metallic (for example steel).
  • a polymer strand such as polyamide, polycarbonate or polyethylene terephthalate may also be used.

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  • Insulated Conductors (AREA)
  • Ropes Or Cables (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un câble (1) de contrôle électrique du type comportant un cœur (10) en matériau non conducteur et une pluralité de brins (20) de cuivre s'étendant dans la direction longitudinale dudit cœur, les brins (20) de cuivre étant répartis uniformément et de manière concentrique sur le pourtour dudit cœur (10) de manière à pénétrer seulement partiellement dans ledit cœur et à offrir chacun une partie accessible depuis l'extérieur dudit pourtour. Selon l'invention, lesdits brins (20) de cuivre sont noyés partiellement dans le matériau formant le cœur (10) et s'étendent parallèlement à la direction longitudinale dudit cœur (10). Avantage : Fabrication simplifiée et économie en cuivre tout en permettant un accès facilité au cuivre pour sertissage ultérieur du câble en vue de sa connexion.

Description

CABLE DE CONTROLE ELECTRIQUE ET PROCEDE DE FABRICATION ASSOCIE
La présente invention est relative aux câbles de contrôle électriques.
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 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 quantité de cuivre utilisé.
On connaît déjà différentes solutions de câbles composites dans lesquels on combine des brins de cuivre avec un cœur en matériau non conducteur.
Le document US2005/0199414 décrit notamment plusieurs réalisations de câbles 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 œuvre, 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 lesquels les brins de cuivre s'étendent dans la direction longitudinale d'un cœur 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 périphérie du cœur. Cela ajoute une difficulté lors de la réalisation du câble.
On connaît enfin du document DE 25 16 830 un câble dans lequel une pluralité de brins conducteurs sont répartis uniformément et de manière concentrique sur le pourtour d'un cœur de manière à pénétrer seulement partiellement dans ledit cœur, et offrir chacun une partie accessible depuis l'extérieur du cœur. Les brins sont dans ce câble torsadés autour du cœur.
Le but de la présente invention est de proposer une nouvelle structure de câble de contrôle de faible encombrement, de faible poids, de très bonne résistance à la traction, et dont la fabrication soit simplifiée.
Ainsi, la présente invention a pour objet un câble de contrôle électrique du type comportant un cœur en matériau polymère et une pluralité de brins de cuivre s'étendant dans la direction longitudinale dudit cœur, lesdits brins de cuivre étant répartis uniformément et de manière concentrique sur le pourtour dudit cœur de manière à pénétrer seulement partiellement dans ledit cœur et à offrir chacun une partie accessible depuis l'extérieur dudit pourtour, caractérisé en ce que lesdits brins de cuivre sont noyés partiellement dans le matériau formant le cœur et s'étendent parallèlement à la direction longitudinale dudit cœur.
Le câble comporte avantageusement une couche isolante entourant concentriquement le cœur et les brins de cuivre.
Par ailleurs, le câble peut également comprendre, au centre dudit cœur, un brin en polymère (par exemple un polyamide, un polycarbonate ou un polyéthylène téréphtalate) ou métallique (par exemple en acier).
La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication du câble selon l'invention caractérisé en ce qu'il consiste à noyer lesdits brins de cuivre lors de l'étape de fabrication dudit cœur par extrusion d'un matériau polymère.
Le procédé de fabrication comporte de préférence une étape de gainage du câble par couche isolante entourant concentriquement le cœur et lesdits brins de cuivre, de préférence par extrusion, lui-même éventuellement renforcé par un jonc central à tenue mécanique élevée.
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 de contrôle selon l'art antérieur ; la figure 2 illustre schématiquement un câble conforme à la présente invention, vu en coupe transversale ; la figure 3 est une variante du câble de la figure 2.
En remarque préliminaire, il convient de noter que les dessins annexés ne sont pas à l'échelle, mais permettent néanmoins de comparer 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.
En référence à la figure 2, un câble de contrôle selon l'invention comporte un cœur 10 en matériau polymère, et une pluralité de brins de cuivre 20 qui s'étendent dans la direction longitudinale du cœur 10. Les brins de cuivre 20 se retrouvent répartis uniformément répartis et de manière concentrique sur le pourtour dudit cœur, et offrent chacun une partie accessible depuis l'extérieur dudit pourtour.
Comme représenté sur la figure 2, le câble comporte en outre une gaine isolante 30 entourant concentriquement le cœur 1 et les brins de cuivre 20.
Selon l'invention, les brins 20 ont été noyés au moins partiellement lors de la fabrication du cœur 10, réalisée de préférence par extrusion, et s'étendent parallèlement à la direction longitudinale dudit cœur 10.
Ainsi, à la différence des câbles connus dans lesquels les brins sont torsadés, la fabrication du câble est ici beaucoup plus simple à réaliser. EN particulier, cela permet d'effectuer sur une même machine la fabrication du cœur avec les brins partiellement noyés, suivie d'une opération de gainage, alors que, pour les brins torsadés selon l'art antérieur, il était nécessaire de prévoir un équipement particulier pour torsader les brins autour du cœur.
Si le câble vient à être plié, et pour éviter que les brins se trouvant sur la partie extérieure de la pliure ne se rompent, on choisira de préférence un matériau très souple et très tendre pour réaliser le cœur, de façon à permettre aux brins sollicités de se déplacer en direction du centre du câble. On peut par exemple utiliser une mousse en polyuréthane ou en polyéthylène.
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.
Par ailleurs, comme on peut le voir en comparant les figures 1 et 2, pour un même diamètre extérieur de câble, et pour un cœur 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 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 figure 3 est une variante de réalisation du câble de la figure 2 dans laquelle un brin 40 a été placé au centre du cœur 10 de manière à augmenter la résistance à la traction du câble. Ce brin 40 peut être métallique (par exemple en acier). En variante, un brin en polymère (tel que le polyamide, le polycarbonate ou le polyéthylène téréphtalate) peut également être utilisé.

Claims

REVENDICATIONS
1. Câble (1 ) de contrôle électrique du type comportant un cœur (10) en matériau polymère et une pluralité de brins (20) de cuivre s'étendant dans la direction longitudinale dudit cœur, lesdits brins (20) de cuivre étant répartis uniformément et de manière concentrique sur le pourtour dudit cœur (10) de manière à pénétrer seulement partiellement dans ledit cœur et à offrir chacun une partie accessible depuis l'extérieur dudit pourtour, caractérisé en ce que lesdits brins (20) de cuivre sont noyés partiellement dans le matériau formant le cœur (10) et s'étendent parallèlement à la direction longitudinale dudit cœur (10) .
2. Câble de contrôle électrique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le matériau formant le cœur (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.
3. Câble de contrôle électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau formant le cœur est une mousse en polyuréthane ou en polyéthylène.
4. Câble de contrôle électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une couche isolante (30) entourant concentriquement le cœur (10) et lesdits brins (20) de cuivre.
5. Câble de contrôle électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, au centre dudit cœur, un brin en polymère ou métallique (40).
6. Procédé de fabrication d'un câble (1 ) selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à noyer lesdits brins (20) de cuivre lors de l'étape de fabrication dudit cœur (10) par extrusion d'un matériau polymère.
7. Procédé de fabrication selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de gainage du câble (1 ) par couche isolante entourant concentriquement le cœur (10) et lesdits brins (20) de cuivre, de préférence par extrusion.
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