DISPOSITIF DEVIDOIR DE CABLE ELECTRIQUE

La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR15/55250 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.

Domaine

La présente description concerne de façon générale des systèmes de raccordement électrique. La présente description concerne plus particulièrement un dispositif de rangement ou dévidoir d'un câble électrique et s'applique plus particulièrement à un système de raccordement électrique de recharge d'une batterie de véhicule automobile ou similaire.

Exposé de 1 ' art antérieur

La recharge de la ou des batteries d'un véhicule automobile s'effectue généralement en raccordant un chargeur de batterie contenu dans le véhicule à une source d'énergie électrique, par exemple un réseau de distribution d'électricité ou une installation photovoltaïque . Pour cela, un câble relie le chargeur à une station de recharge alimentée en électricité.

Lorsque le câble n'est pas utilisé, c'est à dire qu'il ne raccorde aucun chargeur au réseau, il a besoin d'être rangé. Pour cela, on prévoit habituellement soit un enrouleur de câble, soit un coffre dans lequel le câble est mis en vrac ou lové à la main que ce soit côté véhicule ou côté station de recharge. Il existe un besoin d'amélioration des dispositifs de rangement de câble électrique, notamment pour des systèmes de raccordement électrique appliqués à la recharge de véhicule électrique .

Le document GB 2 096 102 décrit un dispositif enrouleur comportant un tambour stationnaire et un élément de guidage rotatif guidant l'enroulage d'un câble autour du tambour. Le tambour a une forme conique dont la pointe est opposée à une sortie de câble coaxiale à l'axe du tambour.

Le document US 2014/0305759 décrit un dispositif de stockage d'un câble de recharge d'un véhicule électrique comportant un tambour rotatif et mobile en translation pour guider l'enroulage du câble. La sortie du câble est radiale à l'axe du tambour.

Résumé

Un mode de réalisation vise à pallier tout ou partie de inconvénients des dispositifs actuels de rangement de câble électrique .

Un mode de réalisation propose une solution particu- lièrement adaptée à une borne de recharge fixe.

Un mode de réalisation propose une solution particulièrement adaptée à un dispositif pourvu d'un tambour fixe en rotation.

Un mode de réalisation propose un système particu- lièrement adapté au rangement d'un câble de plusieurs mètres.

Un mode de réalisation propose un système particu ^¬ lièrement simple d'emploi.

Un mode de réalisation propose un système automatique ne requérant aucun apport d'énergie externe au système pour le rangement du câble.

Un mode de réalisation propose une solution particulièrement adaptée à une sortie de câble dans une direction parallèle à l'axe d'un tambour autour duquel est enroulé le câble.

Ainsi, un mode de réalisation prévoit un dévidoir de câble électrique comportant : un tambour fixe en rotation, destiné à recevoir le câble ;

un guide câble mobile en rotation autour de l'axe du tambour ; et

une poignée à une extrémité libre du câble, dont au moins une partie est mobile en rotation axialement autour du câble .

Selon un mode de réalisation, la poignée comporte un corps mobile en rotation axialement autour du câble et une fiche de raccordement, fixe par rapport à l'extrémité libre du câble.

Selon un mode de réalisation, la poignée est un fourreau mobile en rotation axialement autour du câble, le dévidoir comportant en outre une fiche de raccordement, fixe par rapport à l'extrémité du câble.

Selon un mode de réalisation, le guide câble est à une position radiale supérieure au diamètre du tambour.

Selon un mode de réalisation, le diamètre du tambour est au moins 10 fois supérieur au diamètre du câble.

Selon un mode de réalisation, le dévidoir comporte en outre un boîtier, des parois du boîtier entourant le tambour avec un écart choisi en fonction du diamètre du câble.

Selon un mode de réalisation, le dévidoir comporte en outre un ressort entraînant le guide câble en rotation pour rembobiner le câble, le ressort étant armé lors du dévidage du câble.

Selon un mode de réalisation, la surface du tambour est conique, pointe à l'opposé du guide câble.

Selon un mode de réalisation, le guide câble est mobile en translation dans un mouvement de va et vient dans la direction de 1 ' axe du tambour .

Selon un mode de réalisation, le tambour est mobile en translation axiale dans un mouvement de va et vient.

Selon un mode de réalisation, le mouvement de va et vient arme un ressort lors d'un dévidage du câble. Selon un mode de réalisation, le câble est un câble de recharge de batterie d'un véhicule électrique.

Un mode de réalisation prévoit un système de raccordement électrique, comportant un dévidoir.

Selon un mode de réalisation, le câble a une longueur comprise entre environ 4 mètres et environ 9 mètres et une section comprise entre environ 0,5 cm2 et environ 1,5 cm2.

Brève description des dessins

Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

les figures 1A et 1B représentent, de façon très schématique, un mode de réalisation d'un système de raccordement électrique pour la charge de véhicule automobile et un tel véhicule, respectivement câble déployé et câble rangé ;

la figure 2 est une vue schématique et fonctionnelle d'un mode de réalisation d'un dispositif dévidoir du câble du système de raccordement électrique ;

la figure 3 représente, partiellement, un mode de réalisation d'un système de raccordement électrique pour la charge d'une batterie d'un véhicule automobile ;

la figure 4 représente un agrandissement de la figure 3 au niveau d'une poignée du dispositif dévidoir de câble ;

les figures 5A et 5B sont des vues schématiques en perspective illustrant partiellement le dispositif dévidoir respectivement câble déployé et câble enroulé ; et

la figure 6 est une vue en perspective schématique d'un mode de réalisation d'un système de raccordement électrique dans un exemple d'environnement.

Description détaillée

De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures. Par souci de clarté, seuls les éléments qui sont utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et seront détaillés. En particulier, la gestion de la recharge d'une batterie de véhicule n'a pas été détaillée, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les solutions usuelles. De plus, la réalisation du câble électrique lui-même n'a pas non plus été détaillée, les modes de réalisation décrits étant là encore compatibles avec les câbles usuels.

Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence à l'orientation des figures ou à un système de raccordement dans une position normale d'utilisation. Sauf précision contraire, les expressions "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près ou 10° près, de préférence à 5 % ou 5° près.

La présente description fait référence à un exemple d'application au rangement d'un câble électrique destiné à la charge d'un véhicule électrique. Toutefois, les modes de réalisation qui vont être décrits s'appliquent plus généralement au rangement de tout câble électrique pour lequel des problèmes similaires se posent.

Les modes de réalisation décrits s'appliquent, par exemple, à la réalisation d'un dispositif de rangement côté installation de fourniture d'énergie, c'est-à-dire côté station de recharge, que ce soit dans un espace public ou au domicile de l'utilisateur. Selon un autre exemple d'application, le dispositif de rangement de câble est côté véhicule.

Parmi les contraintes engendrées par l'application à la recharge d'un véhicule électrique on note :

une grande longueur de câble, c'est-à-dire une longueur pouvant atteindre une dizaine de mètres, qui engendre un poids non négligeable pour le câble, ce qui habituellement pose problème à l'utilisateur ; un souhait de recharge dite rapide, c'est-à-dire avec un courant de plusieurs dizaines d'ampères, requérant une section de conducteurs de plusieurs millimètres carrée (typiquement de

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l'ordre de 6 mm ), participant a accroître le poids du cable ;

un besoin de ranger le câble d'une façon telle qu'il ne s'emmêle pas afin de faciliter les utilisations ultérieures ;

un besoin d'un système de faible encombrement. Les figures 1A et 1B représentent, de façon très schématique, un mode de réalisation d'un système de raccordement électrique pour la charge d'une batterie d'un véhicule automobile et un tel véhicule, respectivement câble déployé et câble rangé.

Un véhicule électrique ou hybride 1 comporte une ou plusieurs batteries 12 destinées à fournir l'énergie nécessaire à sa propulsion. Ces batteries 12 sont reliées à un ou plusieurs dispositifs 14 de gestion de charge et de commande (chargeur) destinés à contrôler la charge des batteries lorsqu'elles sont branchées à une installation 3 de fourniture d'électricité. L'installation 3 peut être une borne de recharge publique de type station-service, une installation domestique (par exemple au domicile de l'utilisateur du véhicule), etc.

Côté installation 3, on prévoit un système 5 de raccordement électrique de la source d'énergie au chargeur 14 du véhicule 1. Le système de raccordement 5 comporte un câble électrique 6 et un dispositif 7 de rangement du câble. Une première extrémité (non visible aux figures 1A et 1B) du câble est branchée, en pratique à demeure, à l'installation 3. Une seconde extrémité (libre) du câble 6 se termine par une fiche (ou prise) 62 de raccordement à une prise (ou fiche) 16 côté chargeur 14.

Lors d'une recharge du véhicule 1 (figure 1A) , le câble 6 est étiré et sorti, au moins partiellement, du dispositif 7. Entre deux recharges (figure 1B) , le câble 6 est rangé dans le dispositif 7.

La figure 2 est une vue schématique et fonctionnelle d'un mode de réalisation du dispositif 7 de rangement du câble 6.

Dans ce mode de réalisation, le dispositif 7 comporte : un boitier 72 destiné à protéger le mécanisme interne au dévidoir et dans lequel le câble 6 est intégralement logé lorsqu'il est rangé ;

un dévidoir 8, pourvu d'un tambour 82 fixe en rotation autour duquel le câble 6 est destiné à être enroulé pour être rangé ;

un guide câble 84, mobile en rotation autour de l'axe 86 du tambour 82.

Dans l'exemple de la figure 2, le guide câble 84 se présente sous la forme d'un élément tournant autour du tambour 82 à une distance radiale constante de l'axe 86 du tambour, et guidant le câble 6. Cet élément est par exemple un oeillet 842, porté par l'extrémité libre d'une tige radiale 844 au sommet du tambour 82, la tige 844 étant mobile en rotation autour de l'axe 86.

En supposant le câble 6 initialement enroulé, lorsque l'utilisateur tire sur l'extrémité libre du câble, par exemple sur la fiche 62 ou sur une poignée 63 portant la fiche 62 a son extrémité, il entraîne le guide 84 en rotation au fur et à mesure que le câble se déroule du tambour 82. Dans le mode de réalisation de la figure 2, la rotation du guide câble 84 facilite le débobinage et, en même temps, arme un ressort 88.

Le rembobinage du câble 6 s'effectue sous l'action du ressort 88 qui, en entraînant le guide câble 84 en rotation dans le sens inverse de sa rotation lors du dévidage, provoque l'enroulement du câble autour du tambour 82.

Le rangement du câble peut être déclenché simplement par le fait que l'utilisateur relâche la traction sur le câble. De préférence, on prévoit cependant un mécanisme anti-retour afin de requérir une action de l'utilisateur pour déclencher le rembobinage par ressort.

Un avantage qui ressort déjà de la description ci-dessus est qu'en prévoyant un tambour fixe, on évite le besoin de contacts glissants ou tournants à l'extrémité fixe du câble (côté station de recharge) . En effet, avec un tambour rotatif, le câble se vrille et finit par rompre si on ne prévoit pas de contacts tournants. Or, de tels contacts augmentent la complexité, les risques de défaillance et le coût. La défaillance des contacts tournants peut engendrer des risques de sécurité, par exemple de déclenchement de feu si un contact de puissance devient trop résistif, ou encore d' électrisation d'un utilisateur s'il n' y a plus de connexion du contact de terre. Ici, le câble peut simplement ressortir du boîtier par le fond de celui-ci pour être raccordé à l'installation de fourniture d'électricité.

De préférence, le diamètre du tambour est toujours supérieur à dix fois le diamètre du câble pour limiter le vrillage du câble lors du débobinage. Par exemple, un diamètre de tambour de 20 cm donne lieu à une rotation du câble sur lui-même pour environ 60 cm de longueur de débobinée si, lors de la traction de l'utilisateur, la rotation du câble n'est pas possible.

Dans le mode de réalisation décrit, la poignée 63 est un fourreau libre en rotation par rapport au câble 6 et à la fiche 62. Cela permet de dévider le câble et de le rembobiner sans le vriller .

En effet, comme le tambour est stationnaire, le fait de tirer sur l'extrémité libre du câble pour le dérouler entraîne que le câble se toronne ou se vrille. Cela est particulièrement gênant pour un câble électrique dans la mesure où cela peut engendrer des ruptures de conducteurs du câble, voire un court- circuit, avec des conséquences de risques d'incendie, ainsi que dans le cas de la rupture du conducteur de protection, de risques de sécurité électrique des utilisateurs.

Selon le mode de réalisation illustré par la figure 2, le câble est raccordé à la fiche 62 qui se prolonge, côté câble 6, par un fourreau 63 libre en rotation par rapport au câble.

La figure 3 représente, partiellement, un mode de réalisation d'un système de raccordement électrique pour la charge d'une batterie d'un véhicule automobile.

La figure 4 représente un agrandissement de la figure 3 au niveau de la poignée 65 du dispositif dévidoir de câble. Selon ce mode de réalisation, la poignée 62 comporte une partie avant 62' portant la fiche de raccordement électrique et un corps arrière 63', mobile en rotation par rapport à la fiche 62', autour du câble 6. Ainsi, le corps qui constitue la partie de préhension ou poignée est mobile en rotation par rapport à la partie avant 62' .

Selon ce mode de réalisation, la rotation du corps 63' par rapport à la fiche 62' peut être bloquée, de préférence, par un doigt (par exemple le pouce P) de l'utilisateur coopérant avec une prise de doigt 66 ménagée au niveau de la fiche 62' . Ainsi, l'utilisateur commence par tirer sur le câble en ne saisissant que le corps 63' et, lors de cette traction, le câble 6 et la fiche 62', qui sont solidaires l'un de l'autre, tournent par rapport au corps 63' évitant ainsi un vrillage du câble. Au moment de raccorder la fiche 62' dans la prise (16, figures 1A et 1B) du véhicule, l'utilisateur peut engager son pouce dans la prise de doigt 66 afin de faciliter le branchement.

En variante, le corps 63' (ou fourreau 63) est équipé d'un ergot, actionné par l'utilisateur (par exemple par un mécanisme de type curseur accessible depuis le corps 63'), pouvant s'engager dans la fiche 62' (ou 62) afin d'opérer le blocage en rotation. Dans ce cas, le mécanisme est de préférence équipé d'un ressort de rappel vers une position où la rotation est libre, afin de garantir que le câble soit libre en rotation par rapport au corps 63' de la poignée 65 lorsque le câble est dévidé, rembobiné.

Le fonctionnement du dévidoir décrit ci-dessus s'apparente au fonctionnement d'un moulinet de pêche.

Les figures 5A et 5B sont des vues schématiques en perspective illustrant partiellement le dévidoir respectivement câble déployé et câble enroulé.

Dans l'exemple des figures 5A et 5B, on suppose que le guide câble 842' est un orifice dans une paroi frontale 72' du boîtier 7 du dévidoir, le fond du tambour 82' étant porté par un fond 72" de ce boîtier. La paroi frontale 72' est en rotation autour de l'axe du tambour et cette rotation entraine donc l'orifice 842'. Aux figures 5A et 5B, on a illustré un ressort 88 à la manière d'un ressort spirale s ' armant par la rotation de la paroi frontale 72' du boîtier lors du dévidage du câble.

Dans l'exemple des figures 5A et 5B, le tambour 82' a une forme conique, pointe dirigée vers le fond 72" du boîtier, afin que le câble se range naturellement au fond du dévidoir, spire contre spire. La pente du cône permet au câble de glisser vers le fond du dévidoir par sa masse et le ressort forçant l'enroulement évite que cet effet de masse n'entraîne le câble en direction du sol.

Dans un mode de réalisation préféré, le câble est enroulé, sans chevauchement, c'est-à-dire que la longueur du câble 6 est choisie en fonction du diamètre (le cas échéant variable pour un tambour conique) et de la longueur axiale du tambour. Dans ce cas, le boîtier 72 est de préférence dimensionné pour que l'écart entre le tambour et une paroi interne du boîtier soit légèrement supérieure au diamètre du câble afin de garantir une absence de chevauchement des spires .

De préférence, la surface du tambour 82, surtout dans une réalisation ou celui-ci est fixe, est lisse afin de minimiser les frottements du câble 6.

Comme cela a été exposé en relation avec la figure 2, lorsque l'utilisateur tire sur le câble 6, celui-ci se déroule en faisant tourner le guide d' entraînement 842'. Le ressort 88, fixé d'une part sur le tambour fixe (ou sur un support du tambour) et d'autre part sur le guide câble, s'arme par le dévidage.

Selon un autre mode de réalisation non représenté, le dévidoir est dépourvu de ressort de rembobinage. Dans ce cas, le rembobinage est effectué, par exemple, en faisant tourner le guide câble à l'aide d'une manivelle.

Selon encore un autre mode de réalisation on combine une manivelle de rembobinage manuel à un ressort d'assistance au rembobinage, soulageant l'utilisateur.

En fonction de la force du ressort 88, on peut prévoir d'adjoindre au dévidoir un système de freinage lors du rembobinage afin d'éviter un effet de fouet si l'utilisateur lâche brusquement le câble et/ou un système de blocage du câble dévidé.

La position radiale de l'orifice 842' ou de l'oeillet 842 du guide câble est supérieure au diamètre du tambour afin de faciliter le rembobinage.

Dans une variante où le câble doit être enroulé avec des spires se chevauchant, on peut prévoir, pour faciliter l'enroulement du câble 6 et éviter que les spires ne s'accumulent sur une hauteur réduite du tambour 82, que le guide câble 84 et/ou le tambour 82 soit mobile en translation axiale dans un mouvement de va et vient, entraîné, par exemple par le ressort 88 ou par un ressort distinct armé, lui aussi, lors du dévidage du câble.

Selon un mode de réalisation particulier, le diamètre du tambour 82 ou 82' est compris entre environ 20 et environ 60 cm. Toujours à titre d'exemple particulier de réalisation, le câble a une longueur comprise entre environ 4 mètres et environ 9 mètres. La section du câble est comprise, par exemple, entre environ 0,5 cm2 et environ 1,5 cm2.

La figure 6 est une vue en perspective schématique d'un mode de réalisation d'un système 5 de raccordement électrique dans un exemple d'environnement.

On suppose le cas d'une installation 3 de fourniture d'électricité de type station de recharge de batterie de véhicule automobile requérant un câble 6 de plusieurs mètres. L'extrémité interne (non visible en figure 6) du câble 6 est raccordée à un dispositif 32 de gestion de l'alimentation électrique. Comme l'illustre la figure 6, le dispositif de rangement 7 est placé approximativement perpendiculairement au mur de l'installation 3, c'est-à-dire avec l'axe du tambour approximativement horizontal, de préférence horizontal. L'orifice 842', servant de guide câble, ménagé dans la paroi frontale 72' du boîtier, fait face à un utilisateur U afin de permettre à ce dernier de saisir aisément la poignée 63.

Divers modes de réalisation ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation qui ont été décrits est à la portée de l'homme de métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus.