WO2000014751A1 - Cable electrique surmoule et procede de realisation d'un tel cable - Google Patents

Cable electrique surmoule et procede de realisation d'un tel cable Download PDF

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WO2000014751A1 PCT/EP1999/006557 EP9906557W WO0014751A1 WO 2000014751 A1 WO2000014751 A1 WO 2000014751A1 EP 9906557 W EP9906557 W EP 9906557W WO 0014751 A1 WO0014751 A1 WO 0014751A1
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Michel Bonato
Alain Trybucki
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Siemens Automotive S.A.
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/24—Devices affording localised protection against mechanical force or pressure

Definitions

  • the present invention relates to a sealed overmolded electric cable and to a method for producing such a cable. More particularly, it is an electric cable intended to be installed in a motor vehicle.
  • a motor vehicle is intended to meet all kinds of traffic conditions, climatic conditions, loads, etc.
  • all equipment mounted on a vehicle must be capable of showing fault-free operation regardless of the conditions of movement of the vehicle.
  • the electrical devices on board the vehicle have a tight seal, not only to water, but also to fuels, engine fluids, etc.
  • Such overmolded cables are widely used, for example for wheel speed sensors, connectors overmolded on cable, etc., but also in other less severe environments.
  • the present invention aims to obtain an optimum seal between the cable and the overmolded material.
  • the present invention relates to an overmolded electric cable comprising on the one hand: - a cable of the type comprising a plurality of insulated conductive wires inside an insulating sheath, and
  • the said overmolded cable being characterized in that: - at least one groove is produced on the external surface of the insulating sheath, the said groove being suitable for receive the overmolding material.
  • at least one fin forming an integral part of the sheath is produced in the groove.
  • the overmolded material cooperates not only with the groove produced in the sheath to ensure an adhesive seal, but also with the fin (s) to ensure a cohesive seal.
  • the cooperation between the groove and the overmolded material makes it possible to perfectly adhere even partially these two materials to each other throughout the range of their operating temperature and whatever their respective coefficient of expansion, while the cooperation of the fins and the overmolding material causes at least partial melting of the fins, which ensures, after cooling, an intimate cohesion between the two materials.
  • the profile of the fin affects its ability to merge with the overmolding material. Preferably, the finer the fin, the easier it is to obtain its fusion. However, it must be ensured that the quantity of material coming from the fin remains in sufficient quantity to create a homogeneous cohesion.
  • grooves block the differential expansion which may occur between the material of the sheath and that of overmolding.
  • the fins for their part, by partial or total reflow, cohesion of the two materials.
  • seal obtained according to the present invention is independent of the diameter of the cable and the surface condition of the sheath.
  • the seal (by grooving) is also independent of the pair of material chosen (cable and overmolding material) as well as the design of the overmolding mold and the parameters of implementation of the overmolding material.
  • the height of the fins produced is less than the depth of the groove. Therefore, when the cable is handled before carrying out the overmolding operation, the fins are protected against any pollution by contact (in particular grease) which could deteriorate the cohesion between the fins and the overmolding material deposited subsequently.
  • the present invention also relates to a method for producing an overmolded cable. This process consists in particular in:
  • the method according to the invention also consists in creating at least one fin in the groove produced.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing a cable according to the invention before the overmolding operation
  • FIG. 2 is a schematic detail view of a groove according to the invention.
  • a cable 10 molded according to the present invention comprises an insulating sheath 11 ( Figure 1) wrapping a plurality of conductive electrical wires 12 (two in the example shown). Each of these conductive wires 12 is sheathed, in a manner known per se, in an insulating material. It should be noted that the insulating sheath 11 has a relatively large thickness as well as a certain rigidity, even if it remains flexible. This sheath is generally made of an elastomeric thermoplastic material or the like.
  • At least one groove 13 (three in the example shown) is produced in the thickness of this sheath, generally in the form of a U. This groove does not entirely perforate the sheath and is produced on the external surface of the sheath 11.
  • Each of these grooves 13 has inside at least one fin 14 (two in the example shown). These fins are also produced in the thickness of the sheath and do not pass right through.
  • the groove 13 is generally U-shaped.
  • the fins 14, on the other hand, have a section which decreases as one moves away from the bottom of the groove. The usefulness of this decrease will be explained below.
  • the cable shown in FIGS. 1 and 2 is overmolded by an overmolding material 15.
  • this overmolding makes it possible to produce a complete electrical component, such as the sensor shown by way of example in FIG. 3.
  • a complete electrical component such as the sensor shown by way of example in FIG. 3.
  • the realization of the rest of this sensor being known per se, it will not be explained here.
  • the overmolding material 15 which is generally a thermoplastic material such as polyamide filled with glass fibers (or the like)
  • the overmolding material comes into contact on the one hand, the walls 13a 13b, 13c (FIG. 2 ) of the groove and on the other hand, with the fins 14.
  • the entire groove 13 is filled with this overmolding material. On cooling, this material strongly adheres to the walls 13a, 13b, 13c of this groove. A first form of sealing called adhesive is thus produced.
  • the cable according to the invention thus comprises a plurality of grooves 13, each comprising a plurality of fins 14.
  • the apex S of the fins is arranged in a plane situated below the plane P of the sheath 11.
  • the height h of the fins is less than the depth p of the groove. Therefore, when the grooves and the fins are made but the overmolded material is not yet in place, it is possible to manipulate the insulating sheath without polluting it by contact. In particular, it is avoided that any manipulation of the sheath which is not yet overmolded deposits traces of fatty substance (or other) on the top of the fins, which could subsequently harm the good cohesion of the fins and of the molding material 15. It should be noted that any modification of the profile of the fins causes a modification of the degree of tightness. Thus, for specific applications, it is possible, by modifying this profile, to adapt the seal to the requirements requested.
  • the present invention also relates to a method for producing an overmolded electric cable comprising:
  • this method also includes a step in which at least one fin 14 is produced in the groove 13, and this, prior to the overmolding of this groove.

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Insulating Bodies (AREA)
  • Cable Accessories (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un câble électrique (10) surmoulé comportant d'une part: un câble (10) du type comportant une pluralité de fils conducteurs isolés (12) à l'intérieur d'une gaine isolante (11), et une matière de surmoulage (15) enrobant la gaine isolante (11) sur une partie au moins de sa longueur, ledit câble surmoulé étant caractérisé en ce que: au moins une rainure (13) est réalisée sur la surface externe de la gaine isolante (11), ladite rainure étant adaptée pour recevoir la matière de surmoulage (15). La présente invention concerne également un procédé de réalisation d'un tel câble surmoulé.

Description

Câble électrique surmoulé et procédé de réalisation d'un tel câble
La présente invention est relative à un câble électrique surmoulé étanche et à un procédé de réalisation d'un tel câble. Plus particulièrement, il s'agit d'un câble électrique destiné à être mis en place dans un véhicule automobile. Un véhicule automobile est destiné à rencontrer toutes sortes de conditions de circulation, climatique, charge, etc. Il en résulte que tous les équipements montés sur un véhicule doivent être capables de montrer un fonctionnement exempt de défaillance quelles que soient les conditions de déplacement du véhicule. A cet effet, il est notamment demandé que les appareils électriques embarqués dans le véhicule présentent une forte étanchéité, non seulement à l'eau, mais aussi aux carburants, fluides moteurs, etc.
Cette étanchéité est, bien sûr, également nécessaire au niveau de l'alimentation électrique de ces différents composants, et donc au niveau de l'introduction du câble d'alimentation dans un composant électrique. II est ainsi nécessaire de garantir une étanchéité d'un câble d'alimentation surmoulé. Cette étanchéité est à assurer entre le câble et la matière de surmoulage.
De tels câbles surmoulés sont largement utilisés, par exemple pour des capteurs de vitesse roue, connecteurs surmoulés sur câble, etc., mais aussi dans d'autres environnements moins sévères.
Il est connu d'assurer cette étanchéité par un grattage superficiel de la gaine de câble par meulage ou fraisage. Le câble ainsi préparé est ensuite surmoulé. Cependant, de telles opérations n'assurent pas une étanchéité suffisante dans le cas de certaines applications, par exemple pour les capteurs de vitesse roue.
La présente invention a pour but d'obtenir une étanchéité optimum entre le câble et la matière surmoulée.
A cet effet, la présente invention concerne un câble électrique surmoulé comportant d'une part : - un câble du type comportant une pluralité de fils conducteurs isolés à l'intérieur d'une gaine isolante, et
- une matière de surmoulage enrobant la gaine isolante sur une partie au moins de sa longueur, le dit câble surmoulé étant caractérisé en ce que : - au moins une rainure est réalisée sur la surface externe de la gaine isolante, la dite rainure étant adaptée pour recevoir la matière de surmoulage. De préférence, au moins une ailette faisant partie intégrante de la gaine est réalisée dans la rainure.
Grâce à de telles dispositions, la matière surmoulée coopère non seulement avec la rainure réalisée dans la gaine pour assurer une étanchéité adhésive, mais encore avec la ou les ailettes pour assurer une étanchéité cohésive. En effet, la coopération entre la rainure et la matière surmoulée permet de faire parfaitement adhérer même partiellement ces deux matières l'une à l'autre dans toute la plage de leur température de fonctionnement et quel que soit leur coefficient de dilatation respectif, tandis que la coopération des ailettes et de la matière de surmoulage provoque au moins la fusion partielle des ailettes, ce qui assure, après refroidissement, une cohésion intime entre les deux matières.
Grâce à cette double étanchéité (adhésive et cohésive), il est possible de garantir une étanchéité optimum du câble surmoulé selon la présente invention. Avantageusement, pour augmenter le degré d'étanchéité, il suffit d'augmenter le nombre de rainures et/ou le nombre d'ailettes par rainure.
On notera également que le profil de l'ailette influe sur sa capacité à fusionner avec la matière de surmoulage. De préférence, plus l'ailette est fine et plus il est facile d'obtenir sa fusion. Cependant, il faut s'assurer que la quantité de matière provenant de l'ailette reste en quantité suffisante pour créer une cohésion homogène.
On notera que les rainures assurent un blocage de la dilatation différentielle pouvant se présenter entre la matière de la gaine et celle de surmoulage. Les ailettes assurent, quant à elles, par refusion partielle ou bien totale, une cohésion des deux matériaux.
On notera encore que l'étanchéité obtenue selon la présente invention est indépendante du diamètre du câble et de l'état de surface de la gaine.
L'étanchéité (par rainurage) est également indépendante du couple de matière choisi (câble et matière de surmoulage) ainsi que de la conception du moule de surmoulage et des paramètres de mise en œuvre de la matière de surmoulage.
Avantageusement, la hauteur des ailettes réalisées est inférieure à la profondeur de la rainure. De ce fait, lorsque le câble est manipulé avant la réalisation de l'opération de surmoulage, les ailettes sont protégées contre toute pollution par contact (notamment graisses) qui pourrait détériorer la cohésion entre les ailettes et la matière de surmoulage déposée ultérieurement.
La présente invention concerne également un procédé de réalisation d'un câble surmoulé. Ce procédé consiste notamment à :
- réaliser au moins une rainure dans la gaine isolante, et - surmouler la rainure avec une matière de surmoulage pour combler la rainure et provoquer la fusion au moins partielle de l'ailette, afin d'assurer une étanchéité entre le câble et la matière de surmoulage.
De préférence, le procédé selon l'invention consiste également à créer au moins une ailette dans la rainure réalisée.
D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe représentant un câble selon l'invention avant l'opération de surmoulage,
- la figure 2 est une vue schématique de détail d'une rainure selon l'invention, et
- la figure 3 est une vue schématique d'un capteur muni d'un câble surmoulé selon la présente invention. Selon la forme de réalisation représentée aux figures 1 à 3, un câble 10 surmoulé selon la présente invention comporte une gaine isolante 11 (figure 1) enrobant une pluralité de fils électriques conducteurs 12 (deux dans l'exemple représenté). Chacun de ces fils conducteur 12 est gainé, de manière connue en soi, dans une matière isolante. II est à noter que la gaine isolante 11 présente une épaisseur relativement importante ainsi qu'une certaine rigidité, même si elle demeure flexible. Cette gaine est généralement réalisée dans un matériau thermoplastique élastomère ou analogue.
Selon la présente invention, on réalise dans l'épaisseur de cette gaine au moins une rainure 13 (trois dans l'exemple représenté), globalement en forme de U. Cette rainure ne perfore pas entièrement la gaine et est réalisée à la surface externe de la gaine 11.
Chacune de ces rainures 13 comporte à son intérieur au moins une ailette 14 (deux dans l'exemple représenté). Ces ailettes sont également réalisées dans l'épaisseur de la gaine et ne la traversent pas de part en part.
Comme on le verra mieux à la figure 2, la rainure 13 est globalement en forme de U. Les ailettes 14 présentent par contre une section qui décroît au fur et à mesure que l'on s'éloigne du fond de la rainure. L'utilité de cette décroissance sera explicitée plus loin. Comme on le voit à la figure 3, le câble représenté aux figures 1 et 2 est surmoulé par une matière de surmoulage 15.
Généralement, ce surmoulage permet de réaliser un composant électrique complet, tel que le capteur représenté à titre d'exemple à la figure 3. La réalisation du reste de ce capteur étant connue en soi, elle ne sera pas explicitée ici.
Lors du surmoulage par la matière 15 qui est en général un matériau thermoplastique tel que du polyamide chargé en fibres de verre (ou analogue), la matière de surmoulage entre en contact avec d'une part, les parois 13a 13b, 13c (figure 2) de la rainure et d'autre part, avec les ailettes 14.
La totalité de la rainure 13 est comblée par cette matière de surmoulage. En refroidissant, cette matière adhère fortement aux parois 13a, 13b, 13c de cette rainure. Une première forme d'étanchéité dite adhésive est ainsi réalisée.
Le contact de la matière de surmoulage avec les ailettes 14 provoque également la fusion au moins partielle de celles-ci. Comme ces ailettes présentent un amincissement progressif vers l'extérieur de la rainure, le sommet S des ailettes fond dès que la matière surmoulée les touche. Par contre, au fur et à mesure que l'épaisseur de l'ailette augmente, la fonte de celle-ci devient partielle. De ce fait, on provoque un phénomène d'ancrage progressif de la partie non fondue de l'ailette dans la matière de surmoulage. La partie de l'ailette ayant fondue provoque, quant à elle, un mélange intime des matières en présence. Cette fusion et cet ancrage créent une seconde forme d'étanchéité dite étanchéité de cohésion.
La réalisation de cette double étanchéité (adhésive et cohésive) assure une étanchéité optimum entre le câble et la matière de surmoulage. L'étanchéité adhésive est obtenue au niveau de l'interface entre les parois de la rainure et la matière de surmoulage et l'étanchéité cohésive est obtenue au niveau de l'interface entre les ailettes et la matière de surmoulage.
On notera que si l'on multiplie le nombre de rainures et/ou le nombre d'ailettes par rainure, on augmente l'étanchéité.
Le câble selon l'invention comporte ainsi une pluralité de rainures 13, chacune comportant une pluralité d'ailettes 14. Comme cela est mieux visible à la figure 2, le sommet S des ailettes est disposé dans un plan situé en dessous du plan P de la gaine 11. La hauteur h des ailettes est inférieure à la profondeur p de la rainure. De ce fait, lorsque les rainures et les ailettes sont réalisées mais que la matière surmoulée n'est pas encore mise en place, il est possible de manipuler la gaine isolante sans la polluer par contact. Notamment, on évite que toute manipulation de la gaine non encore surmoulée dépose des traces de corps gras (ou autres) sur le sommet des ailettes, ce qui pourrait nuire par la suite à la bonne cohésion des ailettes et de la matière de surmoulage 15. Il est à noter que toute modification du profil des ailettes provoque une modification du degré d'étanchéité. Ainsi, pour des applications spécifiques, il est possible, en modifiant ce profil, d'adapter l'étanchéité aux exigences demandées.
On notera également que le simple fait d'effectuer un rainurage (sans ailette) permet déjà d'obtenir une bonne étanchéité. Un simple rainurage peut donc être suffisant pour obtenir l'étanchéité requise.
La présente invention concerne également un procédé de réalisation d'un câble électrique surmoulé consistant à :
- réaliser au moins une rainure dans la gaine isolante, et - surmouler la rainure avec une matière de surmoulage pour combler la rainure et provoquer la fusion au moins partielle de l'ailette, afin d'assurer une étanchéité entre le câble et la matière de surmoulage.
De préférence, ce procédé comporte également une étape dans laquelle on réalise au moins une ailette 14 dans la rainure 13, et ceci, préalablement au surmoulage de cette rainure.
On notera que la machine (non représentée) développée pour la réalisation des rainures et ailettes a l'avantage de ne pas faire tourner le câble sur son axe pendant l'usinage. Une telle rotation du câble serait en effet incompatible avec de grandes longueurs de câble et/ou avec des accessoires fragiles (connecteur...).
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et englobe toute variante à la portée de l'homme de l'art. Ainsi, la forme de la rainure peut être différente de celle représentée.
Liste des références utilisées
10 câble surmoulé
11 gaine isolante
12 fils conducteurs isolés
13 rainure
13a, 13b, 13c parois de la rainure
14 ailette
15 matière de surmoulage

Claims

REVENDICATIONS
1. Câble électrique (10) surmoulé comportant d'une part :
- un câble (10) du type comportant une pluralité de fils conducteurs isolés (12) à l'intérieur d'une gaine isolante (11 ), et
- une matière de surmoulage (15) enrobant la gaine isolante (11) sur une partie au moins de sa longueur, le dit câble surmoulé étant caractérisé en ce que :
- au moins une rainure (13) est réalisée sur la surface externe de la gaine isolante (11 ), la dite rainure étant adaptée pour recevoir la matière de surmoulage (15).
2. Câble électrique selon la revendication 1 , caractérisé ce que la rainure (13) comporte à son intérieur au moins une ailette (14) faisant partie intégrante de la gaine.
3. Câble électrique surmoulé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ailette (14) présente une hauteur (h) inférieure à la profondeur (p) de la rainure.
4. Câble électrique surmoulé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière de surmoulage (15) provoque la fusion au moins partielle des ailettes (14) de manière à assurer, après refroidissement, une étanchéité adhésive entre le câble (10) et la matière de surmoulage (15).
5. Câble électrique surmoulé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une pluralité de rainures (13), chacune comportant une pluralité d'ailettes (14).
6. Câble électrique surmoulé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le profil de l'ailette est réalisé en fonction du degré d'étanchéité recherché.
7. Procédé de réalisation d'un câble électrique surmoulé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à :
- réaliser au moins une rainure (13) dans la gaine isolante (11 ), et - surmouler (15) la rainure avec une matière de surmoulage pour combler la rainure et provoquer la fusion au moins partielle de l'ailette, afin d'assurer une étanchéité entre le câble et la matière de surmoulage.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'on réalise au moins une ailette (14) dans la rainure (13) préalablement au surmoulage de cette rainure.
9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'on réalise une étanchéité adhésive au niveau de l'interface entre les parois (13a, 13b, 13c) de la rainure et la matière de surmoulage (15), et en ce qu'on réalise une étanchéité cohésive au niveau de l'interface entre les ailettes (14) et la matière de surmoulage (15).
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'on réalise des ailettes (14) de hauteur (h) inférieure à la profondeur (p) des rainures (13) de telle sorte qu'une protection du sommet S des ailettes contre toute pollution par contact soit assurée préalablement à la réalisation du surmoulage (15).
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