FR3070789A3 - Cable coaxial pour applications automobiles - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un câble coaxial (100) qui comprend : une unité conductrice centrale (1) destinée à transporter un signal, un blindage (4) comprenant une pluralité de fils (40) disposés sous la forme d'un treillis, destiné à être relié à une masse pour protéger l'unité conductrice centrale, un matériau diélectrique (2) disposé entre l'unité conductrice centrale (1) et le blindage (4) pour isoler l'unité conductrice centrale (1) vis-à-vis du blindage (4), et une gaine isolante (5) disposée autour du blindage (4) ; au moins certains des fils (40) du blindage (4) comprenant une âme en aluminium (41) ; et l'unité conductrice centrale (1) comprend une pluralité de fils (10), au moins un desdits fils conducteurs de l'unité conductrice centrale étant fait de cuivre.

Description

Description

Titre de l’invention : CABLE COAXIAL POUR APPLICATIONS AUTOMOBILES

[0001] La présente demande concerne un câble coaxial pour applications automobiles.

[0002] Comme cela est connu, un câble coaxial comprend un fil conducteur central destiné à transporter un signal électrique, un blindage disposé en position périphérique par rapport à l’unité conductrice centrale et destiné à être relié à une masse pour éviter les interférences sur l’unité conductrice centrale, un matériau diélectrique disposé entre l’unité conductrice centrale et le blindage pour isoler le fil conducteur central vis-à-vis du blindage, et une gaine isolante disposée autour du blindage. Le blindage est généralement composé de fils conducteurs qui forment un treillis, qui est également désigné par « tresse de métallisation ».

[0003] EP1469486A1 divulgue un fil conducteur dans lequel l’âme et la masse sont faites de feuilles concentriques CCA (aluminium plaqué cuivre, « copper-clad aluminium ») pliées en une forme tubulaire. Cette application est typique de l’industrie de la télévision (par conséquent, des applications statiques), et ne peut pas être appliquée à l’industrie automobile en raison de plusieurs facteurs liés à la complexité du processus de production et aux propriétés mécaniques des fils conducteurs tubulaires faits de feuilles de cuivre pliées qui rendent un tel câble coaxial trop coûteux, pas très souple et susceptible de se rompre pendant des tests de courbure.

[0004] GB1310334A divulgue un câble coaxial dans lequel le fil conducteur central est réalisé avec un unique fil qui peut être fait de CCA et est isolé d’une feuille métallique externe, qui sert de blindage, par un ensemble de disques en matière plastique. Ledit câble coaxial ne permet pas l’application des connecteurs standards utilisés dans l’industrie automobile, et nécessite des investissements très élevés pour modifier les connecteurs. Une telle solution est mécaniquement très faible et ne permet pas de relier le câble à d’autres pièces, telles que des attaches de sangle (qui déformeraient la structure interne du câble lors de la traction de la sangle), ou de réaliser d’autres raccordements car l’opération de piquage utilisée pour maintenir les câbles ensemble implique des opérations de mise en tension et de traction qui modifient la géométrie du câble et changent sa performance. Un tel câble coaxial est une solution typique pour applications statiques, a une faible résistance aux cycles de courbure répétés et ne satisfait pas aux exigences des câbles pour applications automobiles.

[0005] US6265667B1 divulgue un câble coaxial avec une unité conductrice centrale et une tresse de métallisation faite de multiples fils CCA. En particulier, l’unité conductrice centrale peut comprendre de multiples fils torsadés CCA. Un tel document divulgue une technologie utilisée pour protéger les métaux du fil contre l’oxydation. Une substance spéciale est utilisée pour prolonger la durée de vie du câble coaxial (qui peut être stocké pendant de longues périodes et peut être transporté dans des conditions extrêmes) ; cependant, une telle substance réduit la conductivité électrique et la sou-dabilité des parties métalliques qui ont besoin d’être nettoyées de manière appropriée avant d’être usinées afin d’obtenir une meilleure qualité de soudure. Le processus est coûteux et le produit fini est dégradé par des problèmes de qualité, en particulier pour des produits qui doivent être assemblés en grande série.

[0006] WO2014/135419, au nom du présent Demandeur, divulgue un câble coaxial dans lequel le fil conducteur central et le blindage sont formés d’une pluralité de fils CCA. En raison d’une telle solution, le câble est peu coûteux et léger, mais elle ne permet pas d’obtenir de petites dimensions pour garantir une bonne performance électrique, telle qu’une impédance adéquate et de faibles pertes, comme imposé par des normes clients rigoureuses, à savoir les paramètres fondamentaux qui régulent l’émission et la réception de signaux radiofréquence. En fait, afin d’assurer un fonctionnement fiable, le diamètre minimal du fil d’aluminium du fil conducteur CCA est de 0,13 mm ; pour des diamètres inférieurs à 0,13, une résistance mécanique suffisante du fil d’aluminium n’est pas garantie et une rupture soudaine est fréquemment subie lors d’opérations de manipulation. L’état du fil conducteur central d’un câble coaxial est critique car le fil conducteur central est soumis à une force de cisaillement lorsque les bornes sont serties et une déformation de fil peut générer une rupture, dégradant ainsi complètement le fonctionnement du câble coaxial. Par conséquent, le diamètre minimal du fil d’aluminium du fil conducteur central doit être augmenté, atteignant, dans certains cas, la valeur de 0,27 mm, et modifiant les caractéristiques électriques imposées par les normes clients.

[0007] La présente invention vise à surmonter les inconvénients de l’état antérieur de la technique en fournissant un câble coaxial pour applications automobiles qui est approprié pour être miniaturisé et garantir une impédance adéquate et de faibles pertes, comme imposé par des normes clients rigoureuses.

[0008] La présente invention vise également à proposer un tel câble coaxial qui est approprié pour des applications dynamiques, telles que des applications automobiles, et, en même temps, est efficace, peu coûteux et simple à fabriquer.

[0009] La présente invention a pour objet un câble coaxial pour applications automobiles, comprenant : - une unité conductrice centrale destinée à transporter un signal, - un blindage comprenant une pluralité de fils disposés sous la forme d’un treillis, destiné à être relié à une masse pour protéger l’unité conductrice centrale, - un matériau diélectrique disposé entre l’unité conductrice centrale et le blindage pour isoler l’unité conductrice centrale vis-à-vis du blindage, et - une gaine isolante disposée autour du blindage ; au moins certains des fils du blindage comprenant une âme en aluminium ; caractérisé par le fait que ladite unité conductrice centrale comprend une pluralité de fils conducteurs, au moins un desdits fils conducteurs de Γ unité conductrice centrale étant fait de cuivre ou d’alliage de cuivre.

[0010] Le fait qu’au moins un fil de l’unité conductrice centrale soit fait de cuivre ou d’alliage de cuivre permet de réduire le diamètre dudit fil, de façon à avoir une impédance adéquate et de faibles pertes, comme imposé par des normes clients rigoureuses, tout en garantissant une résistance mécanique pour des applications automobiles dans lesquelles le câble coaxial est serti à des connecteurs standards et courbé de manière répétée.

[0011] Ledit au moins un fil conducteur fait de cuivre ou d’alliage de cuivre de l’unité conductrice centrale peut avoir un diamètre inférieur à 1,2 mm, de préférence un diamètre compris entre 0,12 mm et 0,16 mm.

[0012] Selon un mode de réalisation particulier, lesdits fils de l’unité conductrice centrale peuvent comprendre un fil conducteur central droit et une pluralité de fils conducteurs périphériques qui sont enroulés autour du fil conducteur central en un faisceau en spirale par courbure, sans torsion, ledit fil conducteur central étant fait de cuivre ou d’alliage de cuivre.

[0013] Ledit au moins un fil conducteur de l’unité conductrice centrale peut avoir une âme faite de cuivre ou d’alliage de cuivre et un revêtement en étain.

[0014] L’épaisseur dudit revêtement en étain du fil conducteur fait de cuivre de l’unité conductrice centrale peut être comprise entre 0,5 % et 2 % du diamètre total du fil conducteur de l’unité conductrice centrale.

[0015] Au moins 50 % desdits fils du blindage peuvent comprendre une âme en aluminium. [0016] Lesdits fils du blindage peuvent comprendre une âme en aluminium et un revêtement en cuivre.

[0017] Ledit revêtement en cuivre des fils du blindage peut avoir une épaisseur comprise entre 7 % et 10 % du diamètre total du fil du blindage.

[0018] Lesdits fils du blindage peuvent comprendre un revêtement externe en étain.

[0019] Ledit revêtement externe en étain des fils du blindage peut avoir une épaisseur variable comprise entre 0,5 % et 2 % du diamètre total du fil du blindage.

[0020] Des caractéristiques supplémentaires de la présente invention ressortiront à la lecture de la description détaillée ci-dessous, qui se réfère à un mode de réalisation illustratif, non limitatif, illustré sur les dessins annexées, dans lesquels : [0021] [fig.l] : vue en perspective en coupe partielle du câble coaxial pour applications au- tomobiles selon l’invention ; [0022] [fig.2] : vue en perspective de l’unité conductrice centrale du câble coaxial de la Figure 1 ; [0023] [fig.3] : vue en coupe du câble coaxial de la Figure 1 ; [0024] [fig.3A] : vue agrandie d’un détail de la Figure 3, qui montre un unique fil conducteur de l’unité conductrice centrale ; et [0025] [fig.3B] : vue agrandie d’un détail de la Figure 3, qui montre un unique fil conducteur de la tresse de métallisation.

[0026] Si l’on se réfère aux figures, on peut voir que le câble coaxial pour applications automobiles selon l’invention est désigné de manière générale par le chiffre de référence 100.

[0027] Si l’on se réfère aux Figures 1 et 3, on peut voir que le câble coaxial (100) comprend : - une unité conductrice centrale (1), - un matériau diélectrique (2) disposé autour de l’unité conductrice centrale (1), - un blindage (4) disposé autour du matériau diélectrique (2), et - une gaine isolante (5) disposée autour du blindage (4).

[0028] Facultativement, le câble coaxial 100 peut également comprendre un second blindage 3 disposé entre le matériau diélectrique 2 et le blindage 4.

[0029] F’unité conductrice centrale 1 est destinée à transporter des signaux électriques. F’unité conductrice centrale 1 comprend une pluralité de fils conducteurs 10 qui sont agencés de manière appropriée.

[0030] Si l’on se réfère à la Figure 3A, on peut voir qu’au moins un fil conducteur 10 de l’unité conductrice centrale est fait de cuivre (CU) ou d’alliage de cuivre (CW). Fe fil conducteur 10 de l’unité conductrice centrale a un diamètre total qui est compris entre 0,05 mm et 1 mm, en fonction de l’application.

[0031] Avantageusement, le diamètre du fil conducteur 10 peut être inférieur à 0,2 mm de façon à optimiser l’impédance et rendre minimales les pertes. En plus de tests expérimentaux, le Demandeur a découvert que le diamètre optimal du fil conducteur 10 peut être compris dans la plage allant de 0,12 mm à 0,16 mm. En fait, du cuivre avec de petits diamètres (0,12 mm à 0,16 mm) garantit une résistance mécanique appropriée pour des applications automobiles dans lesquelles le câble coaxial doit être serti avec des connecteurs standards et courbés.

[0032] Facultativement, le fil conducteur 10 de l’unité conductrice centrale comprend une âme en cuivre 11 protégée par un revêtement en étain 12. Fe revêtement en étain 12 est obtenu par dépôt, stratification par lamination ou traitement galvanique. Dans ce cas, le revêtement en étain 12 a une épaisseur égale à 0,5 % - 2 % du diamètre total du fil. Le revêtement en étain 12 protège le fil conducteur contre l’oxydation et maintient ses caractéristiques de soudabilité au fil du temps.

[0033] Si l’on se réfère à la Ligure 2, on peut voir que l’unité conductrice centrale 1 est composée d’un fil conducteur central droit 10a et d’une pluralité de fils conducteurs périphériques 10b qui sont enroulés autour du fil conducteur central 10a en un faisceau en spirale. Le faisceau en spirale composé des fils conducteurs périphériques 10a est développé par enroulement le long du fil conducteur central droit 10a, qui sert d’axe de la spirale.

[0034] Les figures montrent un mode de réalisation de l’unité conductrice centrale 1 qui comprend sept fils, à savoir un fil central et six fils périphériques.

[0035] Avantageusement, le fil conducteur central 10a est fait de cuivre car il doit être le fil conducteur ayant la plus haute résistance mécanique. Tous les fils conducteurs périphériques 10b peuvent être faits de cuivre, ou uniquement certains des fils conducteurs périphériques sont faits de cuivre.

[0036] Les fils conducteurs périphériques 10b sont enroulés autour du fil conducteur central 10a en formant un faisceau en spirale avec un pas d’enroulement compris entre 15 mm et 20 mm. Cependant, le pas d’enroulement de la spirale peut avoir différentes valeurs en fonction de la taille des fils et du nombre de fils utilisés pour l’unité conductrice centrale 1.

[0037] Cette technique de production de l’unité conductrice centrale 1 peut être automatisée de manière industrielle avec des machines appropriées et, par conséquent, avec des coûts de production bas.

[0038] Un tel agencement des fils conducteurs 10 de l’unité conductrice centrale est utilisé pour améliorer la performance mécanique de l’unité conductrice centrale 1. En fait, un fil conducteur plein fait d’un seul fil ou d’un faisceau linéaire de fils parallèles ne peut pas résister à un nombre élevé d’opérations de courbure répétées du câble coaxial 100 dues aux opérations de manipulation, de travail et d’installation requises dans des applications spéciales, telles que les applications automobiles.

[0039] Le câble coaxial 100 selon la présente invention, dans lequel l’unité conductrice centrale 1 est réalisée avec une telle technique de production, est plus souple, plus résistant à la courbure dans toutes les directions et plus aisé à comprimer lorsque des connecteurs sont sertis.

[0040] Il doit être noté que l’unité conductrice centrale 1 du câble coaxial selon la présente invention n’a pas de fils torsadés sur toute la longueur du câble. L’unité conductrice centrale 1 du type à fils multiples est réalisée avec un processus dans lequel les fils périphériques 10b sont disposés autour du fil central 10a par courbure, et par torsion.

Ceci permet d’obtenir un faisceau compact de câbles, évitant la présence d’air entre les fils.

[0041] Le matériau diélectrique 2 peut être du polyéthylène, du polyéthylène expansé ou du polypropylène, et peut avoir un diamètre compris entre 0,8 mm et 3 mm, de préférence un diamètre de 1,5 mm.

[0042] Si l’on se réfère aux Figures 1 et 3, on peut voir qu’avantageusement le câble coaxial 100 a deux niveaux de blindage : le blindage 4 et le second blindage 3.

[0043] Le blindage 4 comprend une pluralité de fils 40 qui sont torsadés de façon à former un treillis destiné à être relié à une masse. Pour cette raison, le blindage 4 est également désigné par « tresse de métallisation ».

[0044] Le blindage 4 est fait d’un ensemble de fils 40 qui sont torsadés avec un pas de tressage approprié. Chaque fil 40 peut avoir un diamètre total qui est compris entre 0,08 mm et 0,2 mm en fonction de l’application. Au moins certains des fils 40 du blindage sont faits d’aluminium. De préférence, au moins 50 % des fils 40 du blindage sont faits d’aluminium.

[0045] Si l’on se réfère à la Figure 3B, on peut voir qu’avantageusement certains des fils 40 du blindage peuvent être du type CCA. Dans ce cas, le fil 40 du blindage comprend une âme en aluminium 41, un revêtement en cuivre 42 et, facultativement, également un revêtement externe en étain 43.

[0046] Le revêtement en cuivre 42 qui recouvre l’âme en aluminium 41 et le revêtement externe en étain externe 43 peuvent être obtenus par dépôt, stratification par lamination ou traitement galvanique.

[0047] Le revêtement en cuivre 42 a une épaisseur égale à 6 % du diamètre total du fil 40 du blindage. Le revêtement externe en étain 43 a une épaisseur qui est comprise entre 0,5 % et 2 % du diamètre total du fil 40 du blindage.

[0048] Le revêtement externe en étain 43 appliqué aux fils 40 du blindage est nécessaire lorsque le câble coaxial 100 est exposé à des conditions extrêmes, telles qu’une chaleur humide, un brouillard salin ou une chaleur répétée intense. Ledit revêtement externe en étain 43 permet de maintenir une résistivité constante du fil au cours du temps, sans altérer les caractéristiques électriques du câble. De plus, en étant exempt d’oxydation, rutilisation d’étain garantit une excellente soudabilité du blindage 4 au fil du temps.

[0049] Par exemple, un fil 40 du blindage ayant un diamètre total de 0,13 mm a la structure suivante : diamètre maximal de l’âme en aluminium 41 = 0,12 mm, épaisseur minimale du revêtement en cuivre 42 = 0,004 mm, épaisseur minimale du revêtement externe en étain 43 = 0,001 mm.

[0050] Par exemple, le blindage 4 est composé d’un treillis de fils torsadés 40. Les fils sont groupés en faisceau de 5 fils chacun. Un total de 16 faisceaux est utilisé pour réaliser le treillis. Chaque faisceau est composé de 5 fils de diamètre de 0,13 mm (chaque fil). Le pas de tressage des faisceaux pour réaliser le treillis est de 28 mm.

[0051] Le second blindage 3 entoure le matériau diélectrique 2. Le second blindage 3 est fait d’une feuille de matériau composite à base d’aluminium ayant une épaisseur comprise entre 0,03 mm et 0,05 mm. Avantageusement, le second blindage 3 comprend une feuille multicouche composée d’un film de polyester disposé entre deux couches d’aluminium.

[0052] Le matériau diélectrique 2 et le second blindage 3 ont un pourcentage de couverture optique supérieur à 90 %.

[0053] La gaine isolante externe 5 est faite de poly(chlorure de vinyle) (PVC) exempt de plomb anti-migration.

[0054] Le câble 100 selon la présente invention a les caractéristiques mécaniques suivantes : - le rayon de courbure statique minimal est 5 fois le diamètre externe ; et - le rayon de courbure dynamique minimal est 15 fois le diamètre externe.

[0055] Le câble 100 a réussi les essais en laboratoire suivants : - 3 000 heures d’exposition à des températures allant de +105°C à -40°C ; et - fiabilité de 30 000 cycles de courbure selon la norme ISO 14572.

[0056] De nombreuses variantes et modifications équivalentes peuvent être apportées aux présents modes de réalisation de l’invention, qui sont toutes à la portée de l’homme du métier, sans s’écarter du cadre de la présente invention.

Claims (1)

1. Revendications [Revendication 1] Câble coaxial (100) pour applications automobiles, comprenant : - une unité conductrice centrale (1) destinée à transporter un signal, - un blindage (4) comprenant une pluralité de fils (40) disposés sous la forme d’un treillis, destiné à être relié à une masse pour protéger l’unité conductrice centrale, - un matériau diélectrique (2) disposé entre Γ unité conductrice centrale (1) et le blindage (4) pour isoler Γ unité conductrice centrale (1) vis-à-vis du blindage (4), et - une gaine isolante (5) disposée autour du blindage (4) ; au moins certains des fils (40) du blindage (4) comprenant une âme en aluminium (41) ; caractérisé par le fait que ladite unité conductrice centrale (1) comprend une pluralité de fils conducteurs (10), au moins un desdits fils conducteurs (10) de l’unité conductrice centrale (1) étant fait de cuivre ou d’alliage de cuivre. [Revendication 2] Câble coaxial (100) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit au moins un fil conducteur (10) fait de cuivre ou d’alliage de cuivre de Γ unité conductrice centrale (1) a un diamètre inférieur à 1,2 mm, de préférence un diamètre compris entre 0,12 mm et 0,16 mm. [Revendication 3] Câble coaxial (100) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits fils (10) de Γ unité conductrice centrale (1) comprennent un fil conducteur central droit (10a) et une pluralité de fils conducteurs périphériques (10b) qui sont enroulés autour du fil conducteur central (10a) en un faisceau en spirale par courbure, sans torsion, ledit fil conducteur central (10a) étant fait de cuivre ou d’alliage de cuivre. [Revendication 4] Câble coaxial (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ledit au moins un fil conducteur (10) de l’unité conductrice centrale (1) a une âme (11) faite de cuivre ou d’alliage de cuivre et un revêtement en étain (12). [Revendication 5] Câble coaxial (100) selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l’épaisseur dudit revêtement en étain (12) du fil conducteur (10) fait de cuivre de l’unité conductrice centrale (1) est comprise entre 0,5 % et 2 % du diamètre total du fil conducteur (10) de Γ unité conductrice centrale (1). [Revendication 6] Câble coaxial (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu’au moins 50 % desdits fils (40) du blindage (4) comprennent une âme en aluminium (41). [Revendication 7] Câble coaxial (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que lesdits fils (40) du blindage (4) comprennent une âme en aluminium (41) et un revêtement en cuivre (42). [Revendication 8] Câble coaxial (100) selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit revêtement en cuivre (42) des fils (40) du blindage (4) a une épaisseur comprise entre 7 % et 10 % du diamètre total du fil (40) du blindage (4). [Revendication 9] Câble coaxial (100) selon la revendication 7 ou 8, caractérisé par le fait que lesdits fils (40) du blindage (4) comprennent un revêtement externe en étain (43). [Revendication 10] Câble coaxial (100) selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ledit revêtement externe en étain (43) des fils (40) du blindage (4) a une épaisseur variable comprise entre 0,5 % et 2 % du diamètre total du fil (40) du blindage (4).