EP2847825B1 - Assemblage mecanique par rivetage autogene - Google Patents

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EP2847825B1
EP2847825B1 EP13728447.7A EP13728447A EP2847825B1 EP 2847825 B1 EP2847825 B1 EP 2847825B1 EP 13728447 A EP13728447 A EP 13728447A EP 2847825 B1 EP2847825 B1 EP 2847825B1
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EP
European Patent Office
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support
strands
cable
assembly according
multistrand cable
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP13728447.7A
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German (de)
English (en)
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EP2847825A1 (fr
Inventor
Didier Denerf
Christophe Lequeux
Philippe Fortanier
Eric LABREZE
Laurent Clisson
Matthieu Francillout
Bertrand CAHUZAC
Richard RETOUT
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Legrand France SA
Original Assignee
Legrand France SA
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Publication date
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Publication of EP2847825A1 publication Critical patent/EP2847825A1/fr
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Publication of EP2847825B1 publication Critical patent/EP2847825B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0036—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/08—Several wires or the like stranded in the form of a rope
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/06—Riveted connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/10—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for forming connections by deformation, e.g. crimping tool
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49194—Assembling elongated conductors, e.g., splicing, etc.

Definitions

  • the present invention relates to the field of mechanical assembly of a multi-strand cable with a support.
  • the support encloses the wire conductor.
  • the implementation of these techniques shows that they can be complex to achieve, especially when the assembly must be performed in a crowded environment.
  • this type of assembly requires often to be protected from the external environment to retain over time its electrical and mechanical properties, the connection between the two components is not airtight.
  • the patent application EP 2 458 694 describes a device in which the support comprises a light and a clamp-type tool whose upper part is flat or concave crushes the driver to pack around the light.
  • this technique appears to give a bad result in the case of multi-stranded conductor, the strands fraying around the light can thus degrade the mechanical strength and / or the electrical contact sought.
  • the processes mentioned above act mainly by compression of the strands thus knowing the limits of quality of contact and deformation of the crimping process including the residual interstices, the relaxation tendency are the best known.
  • the object of the invention in this context, is to propose a mechanical assembly of a multi-strand cable and a support that solves all or some of the aforementioned drawbacks.
  • a mechanical assembly of a multi-strand cable comprising a plurality of strands and a support, the plurality of strands being aligned at the height of the support in a first direction and the support having in a perpendicular to the first direction a convex edge
  • the assembly of the plurality of strands on the support is made by stamping the plurality of strands around the convex edge resulting in a deformation of a part of the plurality of strands around the convex edge
  • the support further comprises a light in a plane substantially parallel to the first direction and whose border forms at least a portion of the convex edge, the stamping being performed on the part of the strands positioned between the edges of the light such that a portion of the plurality of stamped strands passes through the lumen and overflows around the convex edge of the r its upper and lower sides, and in that the strands have been compressed during assembly, the strands
  • the support may advantageously be in a rigid material such as PCB plates, the operation does not require deformation of the support.
  • the strands advantageously overflow around the edge of the light due to their compacted and creped state.
  • a multi-strand cable comprises at least one assembly as described above.
  • This assembly method advantageously allows an assembly even in a relatively small environment insofar as it can be achieved with a portable clamp having suitable jaws, the clamping pressure can be only manual, especially for the materials the more malleable.
  • a support 1 comprises a flat zone 3 extending substantially in a median plane P in which a slot 5 is pierced, putting in communication a first face 7 and a second face 9 of the support 1.
  • the light comprises a convex edge 10.
  • multi-strand cable 11 is positioned on the first face 7.
  • multi-strand cable is meant a cable composed of a plurality of elementary strands of the same material. Most often, the elementary strands are held together to form the cable either by torsion or by weaving.
  • numerous examples of multi-stranded cables in the field of copper electrical cables are known.
  • the strands of the cable 11 form a compact material around and in the slot 5, a part of this material projecting over the edges of the slot 5 and in particular on the edge of the second face 9.
  • the sectional view of the figure 3 shows that the material of the strands has amalgamated and substantially forms an X, crossing and filling the lumen 5 and overflowing on its edges, thus "locking" the support in the multi-stranded cable 11.
  • This form is similar to that of FIG. a rivet that would have been inserted in the light and then crushed around the support, which explains the term “autogenous riveting" used to name this type of assembly.
  • an assembly by deformation of the material of a multi-strand cable around the edges of the light can not be deduced from a simple transposition of the application of an assembly for a mono-strand cable to an assembly for a multi-strand cable.
  • the prejudice lies in particular in that the diameter of a multi-strand cable comprises a sum of smaller diameter diameters for each of the adjoining strands.
  • the intention to apply deformation to a multi-strand cable presupposes that the strands may break during their deformation and may reduce the strength of such an assembly.
  • the compaction of the deforming material from the strands has a mechanical strength of the assembly beyond what could be envisaged.
  • An effect similar to a crushed braid which would present a "double" resistance in particular due firstly to the compaction related to the crushing of the material and secondly due to the resistance of the interwoven strands forming a knot when crushed.
  • each strand is very deformed so that its ratio of the perimeter length / area of its section, which is minimal in the initial state of a cylindrical strand, increases very substantially.
  • the entanglement of the strands creates a "helical effect" which consolidates the joining of the strands between them.
  • the high compression of the strands causes surface effects between the strands which can cause in some configurations a quasi-welding of the strands between them.
  • the deformation of a multi-strand cable engaged by a compaction of the material around the opening of the support is obtained thanks to the punch on the one hand and on the other hand thanks to a mold, or a matrix, allowing fold the deformed material around the edges of the opening.
  • the remainder of the description supports the means necessary to obtain such an assembly between a multi-stranded cable and a support comprising a convex face. Indeed, it appears that at least, the support can be content to have a convex section surface in a plane perpendicular to the main orientation of the strands.
  • the deformation of the cable is then oriented by tools and shims so that there is a creep of the strands around the convex edge, the pressure forces being applied in the perpendicular plane.
  • a tool comprises a die 31, a flank 32 and a punch 33.
  • figure 4 the second face 9 of the support 1 is placed on the matrix 31 which has clearances facing and below the edges of the light 5.
  • the multi-strand cable 11 is then placed on the first face 7 of the support 1, then the flange 32 is deposited on the support 1 and around the multi-strand cable 11 in the area where the assembly is to be performed.
  • This flank 32 has the function of preventing lateral creep of the multi-strand cable 11.
  • the punch 33 is then applied, figure 5 on the multi-strand cable 11 through a well of the flange 32 so as to locally deform the multi-strand cable 11 by stamping so as to flow through the lumen 5 towards the clearances of the matrix 31.
  • the tip of the punch 33 has a width less than the distance between the convex edges of the light to partially penetrate into this light while leaving room for the strands between the punch and the convex edges.
  • the flange 32 and the matrix 31 are joined together and form a chamber around the convex surface so that the material of the multi-strand cable flows in the direction of and around the the convex surface, figure 6 .
  • the material of the strands of cable may have a ductility greater than or equal to that of the support.
  • the cable is made of copper and the brass support.
  • the malleability of the cable may advantageously be chosen to be greater than the malleability of the support.
  • stranded cables lies in the improvement of the flexibility of the cable and the reduction of the mass thereof compared to an equivalent single-strand cable.
  • the forces to be used to compact and flow the material of the strands can be substantially reduced to reach values below 350DaN when assembling a conductive cable multi-strand with a diameter of about 1.8 mm for low-voltage copper. This is compared to a force of about 700DaN needed to clinch the same wire.
  • the tool can then be integrated into a manual gripper, with or without assistance.
  • the strands of the multi-strand cable are heated beforehand so as to be more ductile during the assembly operation.
  • the strands are previously compacted so as to improve the cohesion between them.
  • This second variant is combinable with the first variant, the compaction then taking place before the heating operation, or even the compaction can generate the necessary preliminary heating.
  • the assembly obtained is heated so as to improve the strength of the aggregate formed by the compressed strands.
  • the support comprises a closed or open light.
  • closed it comprises, for example, four convex edges to form a parallelepiped. It is then usually pierced in the support.
  • the light When the light is open, it comprises, in an example of parallelepiped shape, three convex edges and an opening on one of the edges.
  • this type of light is used when it is necessary that it is located at the edge of the support. In the latter case the support does not close one side of the light.
  • the assembly of the invention remains very efficient when a cable is assembled to a support comprising a open light especially because a mold, otherwise called a matrix, retains the material around the three edges of the light and allows compaction of the latter following its deformation.
  • the light can in fact be of varied shape, for example in T or V. The choice is then made according to the connection to be made to optimize the strength of the assembly.
  • the support comprises a tongue 71 which is folded over the multi-strand cable to serve as flank or die. By remaining in place, it also participates in the mechanical strength by providing a clinching function.
  • the support is itself a multi-strand wire shaped by the matrix.
  • the support may have flat, cylindrical or tubular shapes.
  • the tool is then adapted to the shape of the support so as to guide the material of the strands of the cable and optimize its distribution on the edges of the light.
  • this method of assembly can be used to assemble 2 or more son, all stranded or some stranded and other single strand, with or without support by adapting the tool to the assembly to achieve.

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  • Wire Processing (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
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Description

  • 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 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 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 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.
  • On peut également citer le brevet US 3 878 318 dans lequel le conducteur est tassé dans un support ayant une goulotte de forme substantiellement trapézoïdale isocèle, la petite base formant ouverture, de sorte que les côtés enserrent le conducteur ainsi que le brevet US 4 976 132 dans lequel le conducteur multibrins est enserré dans une collerette, l'ensemble étant écrasé pour former une section substantiellement en losange.
  • 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 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.
  • La demande de brevet EP 2 458 694 décrit un dispositif dans lequel le support comporte une lumière et un outil de type pince dont la partie supérieure soit plane soit concave vient écraser le conducteur pour le tasser autour de la lumière. Cependant, cette technique apparaît comme donnant de mauvais résultat dans le cas de conducteur multibrins, les brins s'effilochant autour de la lumière pouvant ainsi dégrader la tenue mécanique et/ou le contact électrique recherché.
  • En résumé les procédés évoqués ci-dessus agissent principalement par compression des brins connaissant ainsi les limites de qualité de contact et de déformation du procédé de sertissage dont notamment les interstices résiduels, la tendance à la relaxation sont les plus connus
  • 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, l'assemblage de la pluralité des brins sur le support est réalisé par emboutissage de la pluralité des brins autour du bord convexe entraînant une déformation d'une partie de la pluralité de brins autour du bord convexe caractérisé en ce que le support comprend 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, l'emboutissage étant réalisé sur la partie des brins positionnés entre les bords de la lumière tel qu'une partie de la pluralité des brins emboutis traverse la lumière et déborde autour du bord convexe sur ses côtés supérieurs et inférieurs, et en ce que les brins ayant été compressés lors de l'assemblage, les brins sont solidarisés ensemble et au support par fluage.
  • 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 :
    • 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 grâce à leur état compacté et flué.
  • 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 une lumière dont le bord forme dans un plan perpendiculaire à la première direction deux bords convexes se faisant face, 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 à la lumière afin qu'une partie de celui-ci pénètre dans la lumière et contourne le bord convexe ;
    • de compacter la partie du câble multibrins emboutie autour de la lumière ;
    • de faire fluer le câble multibrins dans la zone emboutie de façon à ce que les brins soient solidarisés ensemble et avec le support.
  • Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont :
    • 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 de la lumière 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 les bords convexes 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 des bords convexes ;
    • 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, 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 ;
    • 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 ;
    • 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.
  • 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.
  • 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 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.
  • L'homme de l'art présupposerait que le poinçonnage en X 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 « 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 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 grâce à la complexité de la forme des zones de contact entre les brins compactés-flués malgré quelques 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.
  • 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 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.
  • En particulier, chaque brin est très déformé de sorte que son ratio longueur du pourtour / surface de sa section, qui est minimal dans l'état initial d'un brin cylindrique, augmente très substantiellement. De plus, l'enchevêtrement des brins crée un « effet d'hélice » qui consolide la solidarisation des brins entre eux. Par ailleurs, la forte compression des brins entraine des effets de surface entre les brins qui peuvent provoquer dans certaines configurations un quasi-soudage des brins entre eux.
  • 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 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 apparaît qu'a minima, le support peut se contenter d'avoir une surface de section convexe dans un plan perpendiculaire à l'orientation 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 33.
  • Tout d'abord, figure 4, la seconde face 9 du support 1 est placée sur la matrice 31 qui présente des dégagements en regard et en-dessous des bords de la lumière 5.
  • Le câble multibrins 11 est ensuite placé sur la première face 7 du 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 multibrins 11 par emboutissage de façon à le faire fluer à travers la lumière 5 vers les dégagements 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 de fils solidarisés par fluage. On notera que le bout du poinçon 33 a une largeur inférieure à la distance entre les bords convexes de la lumière afin de pénétrer en partie dans cette lumière tout en laissant de la place aux brins entre le poinçon et les bords convexes.
  • 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 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. Des exemples 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 même 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.

Claims (14)

  1. 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 une lumière formant dans un plan perpendiculaire à la première direction deux bords convexes se faisant face, l'assemblage de la pluralité des brins sur le support (1) est réalisé par emboutissage de la pluralité des brins (11) autour des bords convexes (10) entrainant une déformation d'une partie de la pluralité de brins autour des bords convexes caractérisé en ce que l'emboutissage est réalisé par un outil comprenant une matrice (31), un presse-flanc (32) et un poinçon (33) sur la partie des brins positionnés entre les bords de la lumière tel qu'une partie de la pluralité des brins emboutis traverse la lumière (5) et déborde autour des bords convexes sur les côtés de ceux-ci, et en ce que l'emboutissage ayant compressé les brins entre eux, les brins sont solidarisés ensemble et au support par fluage.
  2. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les brins emboutis prennent dans ce plan une forme en X enserrant les bords convexes.
  3. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le câble multibrins présente une ductilité supérieure ou égale à celle du support.
  4. 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.
  5. Assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le câble multibrins (1) est un conducteur filaire.
  6. 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.
  7. Câble multibrins comprenant au moins un assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
  8. 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 une lumière formant dans un plan perpendiculaire à la première direction deux bords convexes se faisant face selon la revendication 1,
    caractérisé en ce qu'une opération de rivetage est réalisée au moyen d'un premier outil comprenant une matrice (31), un presse-flanc (32) et un poinçon (33) et permettant :
    • d'emboutir le câble multibrins dans une zone correspondant à la lumière afin qu'une partie de celui-ci pénètre dans la lumière et contourne les bords convexes ;
    • de compacter la partie du câble multibrins emboutie autour de la lumière ;
    • de faire fluer le câble multibrins dans la zone emboutie de façon à ce que les brins soient solidarisés ensemble et avec le support.
  9. Procédé d'assemblage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le support est disposé dans la matrice (31) à la hauteur de la lumière et le poinçon (33) s'applique sur le câble multibrins dans la zone de la lumière du support.
  10. Procédé d'assemblage selon la revendication 9, caractérisé en ce que le presse-flanc (32) permet de guider le poinçon pour réaliser l'emboutissage et compacter et fluer une partie du câble multibrins du côté de la face du support en vis-à-vis du câble multibrins.
  11. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 8 à 10 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 les bords convexes 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 des bords convexes.
  12. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'une opération de préchauffe du câble multibrins est réalisée préalablement à l'opération de rivetage.
  13. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce qu'une opération de pré-compactage du câble multibrins est réalisée préalablement à toute opération.
  14. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce qu'une opération de post-chauffe de l'assemblage est réalisée consécutivement à l'opération de rivetage.
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