FR2724759A1 - Construction of high tension cables for spark ignition of engines - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative aux conducteurs électriques chargés d'assurer le transport de I'énergie électrique entre deux points déterminés, dont l'un peut, par exemple, être une source de production et l'autre un organe d'utilisation. The present invention relates to electrical conductors responsible for ensuring the transport of electrical energy between two determined points, one of which may, for example, be a source of production and the other a member of use.
L'invention vise, plus particulièrement, les câbles électriques haute tension utilisés pour l'allumage des moteurs thermiques, du type à allumage commandé. The invention relates, more particularly, to the high voltage electric cables used for the ignition of heat engines, of the spark-ignition type.
Dans le domaine de l'invention, des câbles électriques à haute tension ont été proposés et sont à même d'assumer une fonction de conduction. In the field of the invention, high voltage electric cables have been proposed and are capable of assuming a conduction function.
Parmi les différents types de câbles, I'invention vise, plus spécifiquement, cewc faisant intervenir un conducteur électrique filiforme guipé en spires rapprochées sur une âme en ferrite. Among the different types of cables, the invention aims, more specifically, cewc involving a filiform electrical conductor wrapped in close turns on a ferrite core.
Une telle technique est connue depuis longtemps déjà et n'a pas à être rappelée plus avant immédiatement. Such a technique has been known for a long time already and does not have to be recalled further immediately.
Si de tels câbles donnent satisfaction globalement parlant, en revanche, ils souffrent encore d'un certain nombre d'imperfections tenant essentiellement aux exigences de plus en plus élevées visant à réduire les pertes électriques, à améliorer l'antiparasitage et à augmenter la tenue au claquage. If such cables are generally satisfactory, however, they still suffer from a number of imperfections essentially due to the increasingly high requirements aimed at reducing electrical losses, improving interference suppression and increasing the resistance to slamming.
On pourrait raisonnablement penser que l'amélioration des caractéristiques ci dessus peut être obtenue en apportant des modifications structurelles aux câbles connus, par exemple, en augmentant le plus généralement parlant, l'épaisseur des matières isolantes qui sont responsables de l'amélioration des facteurs énoncés. One could reasonably think that the improvement of the above characteristics can be obtained by making structural modifications to known cables, for example, by increasing, more generally speaking, the thickness of the insulating materials which are responsible for the improvement of the stated factors. .
Une telle approche relève d'une facilité peu acceptable, car elle néglige fondamentalement le souhait des constructeurs et des utilisateurs de pouvoir disposer de câbles électriques haute tension, gardant une certaine souplesse de déformation et tendant, de plus en plus, à présenter un diamètre hors tout le plus faible possible. Such an approach is not easily acceptable, because it basically neglects the wish of manufacturers and users to be able to have high voltage electric cables, keeping a certain flexibility of deformation and tending, more and more, to have a diameter outside everything as low as possible.
I1 ne peut donc être envisagé de tenter d'améliorer les caractéristiques cidessus en jouant simplement sur les épaisseurs de matière, voire sur la nature de ces dernières. It cannot therefore be envisaged to try to improve the above characteristics by simply playing on the thicknesses of the material, or even on the nature of the latter.
L'objet de l'invention estjustement de s'insérer dans la tendance actuelle visant à disposer de câbles souples et de diamètre le plus réduit possible et de proposer des moyens techniques qui permettent, de surcroît, d'améliorer notablement les caractéristiques techniques d'un tel câble électrique à haute tension, plus particulièrement du type à conducteur filiforme guipé sur une âme ferrite. The object of the invention is to fit in with the current trend of having flexible cables with the smallest possible diameter and to propose technical means which make it possible, moreover, to significantly improve the technical characteristics of such a high-voltage electric cable, more particularly of the type with filiform conductor wrapped on a ferrite core.
L'objet de l'invention consiste donc en des perfectionnements apportés aux câbles électriques haute tension pour l'allumage de moteur thermique à allumage commandé, de conception connue et, selon l'invention, ces perfectionnements ont pour objet de réaliser un câble, de telle manière qu'il comprenne au moins une enveloppe tubulaire en un matériau isolant interposée entre le conducteur électrique guipé et la couche isolante qui l'entoure. The object of the invention therefore consists of improvements made to high-voltage electric cables for the ignition of a positive-ignition combustion engine, of known design and, according to the invention, these improvements are intended to produce a cable, such that it comprises at least one tubular envelope of an insulating material interposed between the wrapped electrical conductor and the insulating layer which surrounds it.
Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. Various other characteristics will emerge from the description given below with reference to the appended drawings which show, by way of nonlimiting examples, embodiments of the subject of the invention.
Les fig. 1 et la sont des coupes-élévations illustrant un câble électrique haute tension réalisé conformément à l'art antérieur connu. Figs. 1 and la are sectional elevations illustrating a high voltage electric cable produced in accordance with the known prior art.
La fig. 2 est une perspective illustrant l'objet de l'invention. Fig. 2 is a perspective illustrating the object of the invention.
La fig. 3 est une coupe-élévation partielle correspondant à la fig. 2 et illustrant la différence entre un câble conformément à l'invention et un câble de l'art antérieur selon la fig. 1. Fig. 3 is a partial sectional elevation corresponding to FIG. 2 and illustrating the difference between a cable according to the invention and a cable of the prior art according to FIG. 1.
La fig. 4 est une coupe-élévation mettant en évidence l'un des avantages de la technique de fabrication conforme à l'invention. Fig. 4 is a sectional elevation showing one of the advantages of the manufacturing technique according to the invention.
Les fig. 5 et Sa sont des coupes-élévations partielles analogues à la fig. 3 mais illustrant une variante. Figs. 5 and Sa are partial sectional elevations similar to FIG. 3 but illustrating a variant.
La fig. 6 illustre un développement obtenu à partir des moyens de mise en oeuvre de l'invention. Fig. 6 illustrates a development obtained from the means of implementing the invention.
La fig. 1 est illustrative d'un câble électrique haute tension, du type à conducteur guipé comme cela est connu dans la technique et utilisé pour l'allumage de moteur thermique à allumage commandé. Fig. 1 is an illustration of a high voltage electric cable, of the type with a covered conductor as is known in the art and used for the ignition of a combustion engine with positive ignition.
Un tel câble comprend un fil résistant 1 schématisé par un trait mixte et sur lequel est formé, par des moyens connus et à partir de produits connus, une âme en ferrite 2. Le câble comprend, par ailleurs, un conducteur filiforme 3, par exemple, en acier inoxydable d'un diamètre de l'ordre de 5 à 10/100 de millimètres, par exemple, qui est enroulé en spires sur toute la longueur de l'âme en ferrite 2. Such a cable comprises a resistant wire 1 shown diagrammatically by a dashed line and on which is formed, by known means and from known products, a ferrite core 2. The cable also comprises, a filiform conductor 3, for example , made of stainless steel with a diameter of the order of 5 to 10/100 millimeters, for example, which is wound in turns over the entire length of the ferrite core 2.
Le nombre de spires au centimètre est déterminé en fonction d'un certain nombre de critères et de caractéristiques fonctionnelles devant être obtenues et n'entre pas directement dans l'objet de l'invention. The number of turns per centimeter is determined according to a certain number of criteria and functional characteristics to be obtained and does not enter directly into the object of the invention.
Un tel câble comprend, par ailleurs, une couche isolante 4 qui est formée notamment par extrusion, pour entourer l'âme 2 et le conducteur filiforme 3. Enfin, le plus généralement mais non obligatoirement, une tresse 5 entoure la couche isolante 4 et se trouve elle-même recouverte par une gaine isolante extérieure 6. Les matières constitutives de la couche 4, de la tresse 5 et de la gaine 6 sont bien connues de l'homme de l'art et n'entrent pas en tant que telles dans l'invention. Such a cable also comprises an insulating layer 4 which is formed in particular by extrusion, to surround the core 2 and the filiform conductor 3. Finally, more generally but not necessarily, a braid 5 surrounds the insulating layer 4 and itself is covered by an outer insulating sheath 6. The materials constituting the layer 4, the braid 5 and the sheath 6 are well known to those skilled in the art and do not enter as such in the invention.
Un conducteur du type cidessus se caractérise essentiellement par l'existence pour la couche isolante 4 d'une surface intérieure 41 ondulée ou annelée qui résulte de la présence du conducteur filiforme 3 guipé en spires à la surface extérieure de l'âme ferrite 2. En effet, lors de l'extrusion de la couche isolante 4, la matière flue partiellement dans les interstices entre spires ou intervalles interspires, comme montré plus en détail à la fig. la, sans que le remplissage des interstices puisse être réellement maîtrisé lors de la fabrication en continu d'un tel câble. A conductor of the above type is essentially characterized by the existence for the insulating layer 4 of an inner surface 41 wavy or corrugated which results from the presence of the filiform conductor 3 wrapped in turns on the outer surface of the ferrite core 2. In Indeed, during the extrusion of the insulating layer 4, the material partially flows in the interstices between turns or intersperse intervals, as shown in more detail in FIG. la, without the filling of the interstices can be really controlled during the continuous manufacture of such a cable.
Une telle conformation génère pour la couche 4 une surface extérieure q, de type annelée, pouvant être qualifiée de sinusoïdale en coupeélévation. Cette surface extérieure annelée fait naître deux problèmes qui ne peuvent pas être durablement et de façon reproductible exactement maîtrisés à l'heure actuelle. Such a configuration generates for the layer 4 an external surface q, of the corrugated type, which can be qualified as sinusoidal in elevation. This corrugated external surface gives rise to two problems which cannot be durably and reproducibly exactly controlled at present.
Le premier problème est celui de la diminution de la rigidité diélectrique en raison de la création de chemins préférentiels appelés pics de courant et le second est la difficulté de maîtriser l'adhérence entre deux surfaces non planes. The first problem is that of reducing the dielectric strength due to the creation of preferential paths called current peaks and the second is the difficulty of controlling the adhesion between two non-planar surfaces.
L'objet de l'invention est de supprimer les inconvénients cidessus, en proposant des moyens techniques nouveaux améliorant notablement les performances du câble. The object of the invention is to eliminate the above drawbacks, by proposing new technical means significantly improving the performance of the cable.
Selon les fig. 2 et 3, un câble conforme à l'invention comprend les mêmes éléments constitutifs que décrits ci-dessus et portant les mêmes références. According to fig. 2 and 3, a cable according to the invention comprises the same constituent elements as described above and bearing the same references.
Conformément à l'invention, le câble comprend, de façon supplémentaire, une enveloppe tubulaire 10 réalisée en un matériau isolant et qui se trouve interposée entre le conducteur guipé 3 et la couche isolante 4. L'enveloppe 10 est interposée lors de la fabrication en continu et cette incorporation vient s'intercaler entre le poste de guipage du conducteur filiforme 3 et le poste d'extrusion de la couche isolante 4. According to the invention, the cable additionally comprises a tubular casing 10 made of an insulating material and which is interposed between the wrapped conductor 3 and the insulating layer 4. The casing 10 is interposed during manufacture in continuous and this incorporation is inserted between the covering station of the filiform conductor 3 and the station for extruding the insulating layer 4.
Selon une technique avantageuse, l'enveloppe 10 est formée par une bande 11 d'un film en un matériau plastique qui est déroulé de façon continue, de manière que son axe longitudinal, tel que x-x', s'étende, par exemple, parallèlement à l'axe du câble. Par ailleurs, la bande 11 présente une largeur telle qu'elle puisse être en continu sensiblement repliée pour entourer le conducteur filiforme guipé, de façon que ses bords longitudinaux 12 et 13 connaissent au moins approximativement un recouvrement afin que l'enveloppe soit constituée à la manière d'une gaine tubulaire. According to an advantageous technique, the envelope 10 is formed by a strip 11 of a film of a plastic material which is unrolled continuously, so that its longitudinal axis, such as x-x ', extends, for example , parallel to the axis of the cable. Furthermore, the strip 11 has a width such that it can be continuously substantially folded over to surround the wrapped filiform conductor, so that its longitudinal edges 12 and 13 have at least approximately overlap so that the envelope is formed at the way of a tubular sheath.
L'enveloppe 10 est réalisée en un matériau isolant choisi parmi les polymères suivants éventuellement halogénés : polyfluorure de polyvinyle, polychlorure de vinyle, polyester, polyéthylène naphtalate, aramide, polyimide, fluorocarbonés ou tous autres polymères appropriés. L'enveloppe peut être constituée par une nappe qui ferait intervenir la superposition de films de matières différentes dans la mesure où une compatibilité de contact et de tenue dans le temps peut être assurée. La nappe pourrait être formée initialement par un substrat multicouches ou par la superposition de films différents à des postes successifs. The casing 10 is made of an insulating material chosen from the following optionally halogenated polymers: polyvinyl fluoride, polyvinyl chloride, polyester, polyethylene naphthalate, aramid, polyimide, fluorocarbons or any other suitable polymers. The envelope may consist of a sheet which would involve the superimposition of films of different materials insofar as compatibility of contact and resistance over time can be ensured. The sheet could be formed initially by a multilayer substrate or by the superposition of different films at successive stations.
L'enveloppe 10 présente avantageusement une épaisseur réduite pouvant être comprise entre 10 et 100 m pour l'ensemble de l'enveloppe ou par couche la constituant. The envelope 10 advantageously has a reduced thickness which can be between 10 and 100 m for the entire envelope or per constituent layer.
Comme cela apparaît à la fig. 3, la présence de l'enveloppe 10 a pour conséquence de réaliser une sorte de tubage définissant une enveloppe cylindrique entourant le conducteur filiforme guipé 3 et constituant une assise également cylindrique pour la formation de la couche isolante 4 qui peut alors présenter extérieurement une surface lisse. As shown in fig. 3, the presence of the casing 10 has the consequence of producing a sort of casing defining a cylindrical casing surrounding the wrapped filiform conductor 3 and constituting a base also cylindrical for the formation of the insulating layer 4 which can then have an exterior smooth surface .
La structure ainsi nouvelle présente des caractéristiques qu'il convient de mettre en évidence. The structure thus new has characteristics which should be highlighted.
L'adjonction de la gaine ou de l'enveloppe 10 en un matériau à fort pouvoir isolant entourant l'âme guipée du conducteur filiforme 3 augmente la tenue au claquage de façon sensible. Les expérimentations conduites ont permis de relever un gain en tension de l'ordre de 10 à 15 kilovolts. The addition of the sheath or of the envelope 10 in a material with high insulating power surrounding the wrapped core of the filiform conductor 3 significantly increases the resistance to breakdown. The experiments carried out made it possible to note a gain in voltage of the order of 10 to 15 kilovolts.
L'augmentation de la tenue au claquage n'est pas affectée lorsque l'enveloppe 10 est constituée à partir d'une bande car les bords se recouvrant 12 et 13 permettent d'établir une étanchéité d'autant meilleure qu'elle est également assurée par la liaison intime établie par la couche isolante 4. The increase in breakdown resistance is not affected when the envelope 10 is formed from a strip because the overlapping edges 12 and 13 make it possible to establish a seal all the better as it is also ensured. by the intimate connection established by the insulating layer 4.
L'élimination de la surface ondulée permet, en gardant une épaisseur de couche isolante 4 identique, d'éliminer les effets de pointe et par conséquent d'obtenir des caractéristiques nettement améliorées pour une même épaisseur de couche 4 ou encore de pouvoir atteindre les performances actuelles avec une couche 4 isolante de plus faible épaisseur permettant de réaliser un câble 1 possédant un diamètre hors tout d'autant réduit. The elimination of the corrugated surface makes it possible, while keeping the thickness of the same insulating layer 4, to eliminate peak effects and consequently to obtain markedly improved characteristics for the same thickness of layer 4 or even to be able to achieve performance. current with an insulating layer 4 of smaller thickness for making a cable 1 having an overall diameter all the more reduced.
La présence de l'enveloppe 10 permet également d'améliorer et de réduire les pertes électriques lors de la mise sous tension et, plus particulièrement, lors de la mise en service d'un moteur thermique, en apportant une amélioration de l'impédance du câble en raison de la diminution de la capacité linéique. Les expérimentations ont permis de relever un gain de l'ordre de 10 picofarads. The presence of the casing 10 also makes it possible to improve and reduce the electrical losses during power-up and, more particularly, during the commissioning of a heat engine, by bringing an improvement in the impedance of the cable due to the decrease in linear capacity. Experiments have shown a gain of around 10 picofarads.
La fig. 4 montre que des caractéristiques encore améliorées peuvent être obtenues en interposant entre le conducteur filiforme 3 guipé sur l'âme en ferrite 2 et la couche isolante 4, plus d'une enveloppe et, par exemple, deux enveloppes concentriques telles que 10 représentées en trait continu et 10, représentée en trait mixte. Les deux enveloppes concentriques sont formées à partir de deux postes successifs et peuvent être réalisées en une bande d'un film plastique de nature identique ou différente, chacune d'une épaisseur comprise entre 5 à 10/100 de millimètres. Fig. 4 shows that further improved characteristics can be obtained by interposing between the filiform conductor 3 wrapped on the ferrite core 2 and the insulating layer 4, more than one envelope and, for example, two concentric envelopes such as 10 shown in line continuous and 10, shown in phantom. The two concentric envelopes are formed from two successive stations and can be produced in a strip of a plastic film of identical or different nature, each with a thickness of between 5 to 10/100 millimeters.
Les fig. S et 5a montrent un autre développement de l'invention consistant à réaliser le câble comme dit cidessus mais à mettre en oeuvre des conditions d'extrusion générale, telles que par l'intermédiaire de l'enveloppe 10, agissant à la manière d'une gaine de contrainte centripète, le conducteur filiforme soit contraint de s'incruster au moins partiellement à l'intérieur de l'âme ferrite dont le fluage, tel que représenté à la fig 5, permet de venir boucher les interstices entre les spires du conducteur filiforme 3. Figs. S and 5a show another development of the invention consisting in making the cable as said above but in implementing general extrusion conditions, such as through the casing 10, acting in the same way as sheath of centripetal stress, the thread-like conductor is forced to become encrusted at least partially inside the ferrite core, the creep of which, as represented in FIG. 5, makes it possible to plug the interstices between the turns of the thread-like conductor 3.
De cette manière, le fil guipé est donc enrobé sur sensiblement toute sa section droite transversale, ce qui procure un effet d'antiparasitage notablement amélioré. In this way, the wrapped yarn is therefore coated over substantially its entire cross-section, which provides a significantly improved interference suppression effect.
ll peut être envisagé de réaliser un câble conformément à la fig. S, en gardant les caractéristiques dimensionnelles habituelles et, en conséquence, un tel procédé permet d'augmenter la quantité de ferrite dans le câble qui, pour des conditions physiques déterminées, présente alors des caractéristiques d'antiparasitage améliorées. It can be envisaged to make a cable in accordance with FIG. S, while keeping the usual dimensional characteristics and, consequently, such a method makes it possible to increase the quantity of ferrite in the cable which, for determined physical conditions, then exhibits improved interference suppression characteristics.
Au contraire, il peut aussi être envisagé de privilégier l'obtention de caractéristiques d'antiparasitage identiques et dans un tel cas alors l'invention permet de réduire la quantité de ferrite constitutive de l'âme 2 et, par conséquent, de diminuer dans des proportions sensibles le diamètre extérieur du câble électrique haute tension. On the contrary, it can also be envisaged to give preference to obtaining identical suppressor characteristics and in such a case then the invention makes it possible to reduce the amount of ferrite constituting the core 2 and, consequently, to decrease in sensitive proportions the outside diameter of the high voltage electric cable.
En choisissant de privilégier la réduction de l'épaisseur de la couche sensible 4 et la réduction de ferrite de l'âme 2, il a été possible de réaliser selon l'invention un câble électrique haute tension destiné à l'allumage de moteur thermique, présentant, pour des caractéristiques électriques générales déterminées, un diamètre hors tout voisin de 5mm, alors que selon les techniques habituelles, un tel câble permettant d'obtenir les mêmes caractéristiques présente un diamètre voisin de 7 mm. By choosing to favor the reduction of the thickness of the sensitive layer 4 and the reduction of ferrite of the core 2, it has been possible according to the invention to produce a high voltage electric cable intended for the ignition of a heat engine, having, for determined general electrical characteristics, an overall diameter close to 5 mm, whereas according to usual techniques, such a cable making it possible to obtain the same characteristics has a diameter close to 7 mm.
Un autre avantage réside, comme cela est illustré par la fig. 6, dans la faculté de pouvoir dénuder le câble pour ce qui concerne la gaine extérieure 6, la tresse S et la couche isolante 4. En effet, l'enveloppe 10 interdit à la couche isolante 4 de pénétrer dans les interstices entre spires et supprime tout risque de liaison entre cette couche et l'âme 2 guipée avec le fil 3, comme cela peut être le cas. Ainsi l'enveloppe 10 définit une surface cylindrique par rapport à laquelle et après une coupe transversale par exemple selon un plan P - P', la couche isolante 4 peut être déplacée axialement par l'intermédiaire du segment d'enveloppe 10 pour dénuder une partie terminale telle que 20 uniquement constituée de l'âme en ferrite 2 entourée du conducteur guipé 3, sans risque d'entraînement de tout ou partie de l'âme 2 etlou du conducteur 3. Another advantage lies, as illustrated in FIG. 6, in the ability to be able to strip the cable as regards the outer sheath 6, the braid S and the insulating layer 4. In fact, the casing 10 prohibits the insulating layer 4 from penetrating the interstices between turns and removes any risk of connection between this layer and the core 2 wrapped with the wire 3, as may be the case. Thus the envelope 10 defines a cylindrical surface with respect to which and after a cross section for example along a plane P - P ', the insulating layer 4 can be moved axially by means of the envelope segment 10 to strip part terminal such as 20 consisting solely of the ferrite core 2 surrounded by the wrapped conductor 3, without risk of entraining all or part of the core 2 and / or the conductor 3.
Cet avantage est appréciable, lorsqu'il convient de pouvoir réaliser, avec certitude et reproductibilité, la liaison mécanique et électrique entre un câble et un connecteur, tel qu'une cosse ou analogue, puisqu'alors la partie terminale 20 peut être repliée extérieurement sur le fil pour être enfilée ensuite à l'intérieur d'un connecteur avec la jupe duquel un contact électrique est établi, de manière fiable, au niveau du conducteur filiforme 3. This advantage is appreciable, when it is necessary to be able to carry out, with certainty and reproducibility, the mechanical and electrical connection between a cable and a connector, such as a terminal or the like, since then the terminal part 20 can be folded outwardly on the wire to then be threaded inside a connector with the skirt of which an electrical contact is established, reliably, at the level of the filiform conductor 3.
Cet avantage permet donc de réaliser, à la volonté et selon les technologies retenues, avec un même câble, soit une connexion au moyen d'une agrafe selon une technique largement connue, soit une connexion à partir d'une partie terminale facilement dénudée et repliée extérieurement sur le câble. This advantage therefore makes it possible to make, at will and according to the technologies selected, with the same cable, either a connection by means of a staple according to a widely known technique, or a connection from an easily stripped and folded end part. externally on the cable.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. The invention is not limited to the examples described and shown since various modifications can be made thereto without departing from its scope.
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|---|---|---|---|---|
| GB777552A (en) * | 1954-11-02 | 1957-06-26 | Maurice Guiot | Improvements in or relating to insulated electrical conductors |
| DE4034197A1 (en) * | 1989-11-16 | 1991-05-23 | Yazaki Corp | INTERFERING HIGH VOLTAGE RESISTANT CABLE |
-
1994
- 1994-09-20 FR FR9411416A patent/FR2724759A1/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB777552A (en) * | 1954-11-02 | 1957-06-26 | Maurice Guiot | Improvements in or relating to insulated electrical conductors |
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