TITRE : Procédé de frettage d’un faisceau électrique par frettes simples en ruban.

La présente demande concerne la réalisation de harnais électriques. L’invention porte plus précisément sur la réalisation de frettes pour l’assemblage d’un faisceau électrique.

Dans toute la description, l’expression « faisceau électrique » est utilisé pour désigner un ensemble de fils ou câbles électriques assemblés entre eux. Un tel faisceau est parfois aussi appelé « toron électrique », que les câbles soient vrillés ensemble de façon à former une torsade ou qu’ils s’étendent parallèlement les uns aux autres. On parle aussi de « harnais électrique » pour désigner un ensemble de faisceaux électriques installés dans un aéronef ou autre engin.

Dans un faisceau électrique, les câbles sont usuellement assemblés entre eux par des frettes ou des colliers. Diverses techniques de frettage sont connues, qui présentent toutes leurs avantages et inconvénients.

La technique de frettage par fils noués est la plus répandue. On utilise préférentiellement une bande plate ou un ruban étroit (plutôt qu’un fil rond) afin de ne pas risquer de cisailler l’enveloppe des câbles.

EP1569856B1 divulgue une autre technique utilisant des bandes d'attache recouvertes éléments d’accroche mécanique du type boucles et crochets (les boucles sont disposées sur première face de la bande et les crochets sur la seconde face). Un matériau flexible, par exemple une colle, est aussi présent sur l’une des faces de la bande sous forme de plots éparpillés ou de lignes. Les frettes obtenues présentent l’inconvénient d’être épaisses et de s’accrocher facilement aux éléments environnants (autres faisceaux, éléments de structure de l’aéronef, matelas isolants, etc.), ce qui rend l’installation des faisceaux dans un aéronef (ou autre engin) plus délicate. De surcroît, les bandes utilisées sont onéreuses et, dans le cas où le matériau flexible est adhésif, sa présence sur l’une des faces des bandes empêche de les préparer en amont et de les conditionner sous forme de bobine de grande longueur. En outre, la rigidité des bandes proposées par EP1569856B1 limite leur utilisation à l’assemblage de faisceaux de gros diamètre.

GB2528928 propose un autre type de lien, comprenant un corps en forme de bande de largeur constante et une tête de plus grande largeur. La tête présente deux portions séparée par une ligne de pliure : une première portion du côté du corps qui est pourvue d’une fente dans laquelle peut être insérée l’extrémité libre du corps, et une portion adhésive du côté apposée au corps, initialement recouverte d’une feuille amovible. Pour assembler un faisceau, le corps du lien est enroulé autour du faisceau et l’extrémité libre du corps est passée dans la fente de la première portion de la tête, puis la feuille amovible protégeant l’adhésif est retirée et la seconde portion de la tête est pliée, rabattue et collée sur la première portion, emprisonnant de ce fait l’extrémité libre du corps au niveau de la fente.

Un tel lien est coûteux à fabriquer. Son installation autour du faisceau exige de la minutie et ne peut pas être réalisée en quelques secondes. En outre, ce lien, qui est en papier et est conçu pour pouvoir être déchiré, est fragile ; il ne peut de surcroît pas être utilisé dans un environnement soumis à des températures élevées.

Il est également connu d’utiliser des colliers de serrage automatique en matière plastique. Toutefois, de tels colliers ne sont adaptés qu’aux faisceaux électriques de diamètre supérieur à 5mm ou à des assemblages de faisceaux. Aussi et surtout, ces colliers présentent une tête saillante qui gêne l’installation des harnais dans les zones avion car elle peut se coincer dans un autre système ou déchirer les matelas d’isolation le long desquels les harnais sont agencés.

Dans le cas d’un faisceau électrique destiné à l’industrie aéronautique, l’utilisation de colliers de serrage automatique est donc déconseillée voire proscrite.

Les faisceaux électriques aéronautiques sont donc essentiellement assemblés avec des frettes nouées, qui ont l’avantage de ne pas risquer d’endommager les autres systèmes et de faciliter l’installation des harnais. Diverses techniques sont connues, comme le frettage simple, caractérisé par des frettes indépendantes, ou le frettage continu caractérisé par des frettes successives formées sans interruption du fil, réservé essentiellement aux zones rectilignes ou de dérivation.

La réalisation d’une frette simple comprend les étapes suivantes :

- une phase de laçage consistant à enrouler le ruban autour du faisceau électrique ; il est possible de faire plusieurs fois le tour du faisceau électrique avant de nouer le ruban,

- la réalisation d’un nœud de cabestan,

- un premier serrage,

- la réalisation d’un arrêt par nœud simple,

- un second serrage,

- la coupe des brins du ruban.

La réalisation d’une telle frette en ruban s’effectue de façon manuelle ; elle n’est pas automatisée.

Le laçage et la réalisation des nœuds de frette engendre une charge importante en main d’œuvre puisque la réalisation d’une frette par un opérateur expérimenté prend environ 18 secondes.

De surcroît, les frettes ainsi réalisées utilisent une longueur conséquente de ruban et génèrent d’importantes chutes, qui augmentent aussi les coûts de fabrication des faisceaux électriques.

En outre, cette tache engendre des troubles musculo-squelettiques importants pour les opérateurs.

L’invention vise à pallier au moins l’un des inconvénients susmentionnés, en fournissant un procédé de frettage d’un faisceau électrique par frettes en ruban qui soit plus simple, plus rapide et plus économique que les procédés connus, tout en garantissant l’obtention de frettes solides et correctement serrées. Un autre objectif de l’invention est de fournir un procédé qui puisse être automatisé.

Pour ce faire, l’invention propose un procédé de frettage d’un faisceau électrique par frettes simples en ruban, dans lequel la réalisation d’une frette comprend un laçage du ruban autour du faisceau et un serrage du laçage. Le procédé est caractérisé en ce que :

- une fois le laçage effectué, un premier point de colle est déposé sur le ruban pour réaliser un arrêt par collage du laçage sur lui-même,

- et en ce qu’aucun nœud autobloquant n’est réalisé.

De préférence, aucun nœud d’arrêt, ni nœud d’attache ni nœud de boucle n’est réalisé dans le procédé selon l’invention.

La suppression des nœuds autobloquants permet de gagner un temps considérable dans la réalisation des frettes et de limiter les risques de troubles musculo-squelettiques chez les opérateurs.

En outre, le procédé peut être automatisé, ce qui a pour conséquence non seulement un gain de productivité et la suppression totale des troubles musculo-squelettiques chez les opérateurs, mais aussi une réduction de la quantité de ruban de frette nécessaire et des chutes de coupe.

En outre, la suppression des nœuds autobloquants réduit l’encombrement radial de la frette.

De plus, le collage du laçage sur lui-même empêche la frette de glisser le long du faisceau grâce à l’extension de la zone de collage par capillarité sous la frette.

A noter que le terme « ruban » désigne, dans le cadre de l’invention, aussi bien un fil plat qu’un fil rond ou encore une bande textile, par exemple une bande de fibres synthétiques tissées telles que des fibres en Nomex® qui présentent l’avantage d’une très faible combustibilité et d’une grande stabilité à haute température.

Une fois le laçage effectué, le ruban présente une partie de ruban enroulée autour du faisceau et une partie libre. Selon une caractéristique possible de l’invention, le premier point de colle est déposé sur la partie de ruban enroulée autour du faisceau, et la partie libre du ruban est rabattue sur le premier point de colle, entraînant l’arrêt par collage du laçage sur lui-même.

Selon une caractéristique possible, le laçage du ruban autour du faisceau électrique consiste à réaliser un lien coulant autour du faisceau électrique, et le laçage est collé sur lui-même par le premier point de colle au niveau du lien coulant.

Dans un mode de réalisation particulièrement simple et rapide, le lien coulant est effectué comme suit. Le laçage du ruban autour du faisceau consiste à former une ganse délimitée par deux brins avec un morceau de ruban de longueur prédéterminée, en pliant en deux le morceau de ruban, à enrouler le morceau de ruban gansé autour du faisceau électrique et à introduire les deux brins du ruban dans la ganse, le serrage du laçage consistant à tirer ensuite sur les deux brins.

Dans ce mode de réalisation, au moins deux alternatives sont possibles concernant l’arrêt par collage du laçage.

Selon une première alternative, une fois les deux brins introduits dans la ganse, le premier point de colle est déposé sur les brins à proximité du sommet de la ganse, du côté dudit sommet c’est-à-dire sur la portion de ruban entourant le faisceau, puis le laçage est serré en tirant sur les deux brins, le premier point de colle se retrouvant ainsi coincé entre les brins et le sommet de la ganse. Ainsi, le serrage entraîne une pression sur le point de colle qui favorise le collage.

Selon une deuxième alternative, le laçage est tout d’abord serré en tirant sur les deux brins, puis le premier point de colle est déposé à cheval sur le sommet de la ganse et les brins pour réaliser l’arrêt par collage du laçage.

Selon une caractéristique possible concernant les deux alternatives susmentionnées, un deuxième point de colle est déposé sur le laçage (c’est-à- dire sur la portion de ruban entourant le faisceau) à distance du sommet de la ganse et les brins sont rabattus sur le deuxième point de colle, le deuxième point de colle maintenant ainsi les brins en position rabattue.

De préférence, on utilise alors une colle à prise rapide inférieure ou égale à 3s, telle qu’une colle cyanoacrylate, pour le deuxième point de colle. Le deuxième point de colle a pour fonction de maintenir les brins rabattus et le laçage serré (avec la tension souhaitée) le temps que le premier point de colle polymérise. Ceci permet d’utiliser, pour le premier point de colle, une colle dont la prise est jugée trop lente (parce que supérieure à 3s), notamment une colle résistant à des températures élevées, par exemple supérieures à 85°C. Comme précédemment mentionné, le laçage du ruban autour du faisceau électrique peut consister en la réalisation d’un lien coulant autour dudit faisceau. D’autres modes de réalisation sont possibles. Ainsi par exemple, le laçage du ruban peut consister à enrubanner le ruban autour du faisceau, le serrage du laçage s’effectuant de préférence au fur et à mesure de l’enrubannage.

L’enrubannage peut être effectué de façon à réaliser plusieurs tours autour du faisceau électrique, par exemple deux ou trois tours. Le nombre de tours et le décalage entre deux tours consécutifs selon l’axe du faisceau électrique peuvent être déterminés en fonction de la largeur souhaitée pour la frette. Pour une frette « relativement large » (comprenant par exemple cinq à six tours), deux points de colle peuvent être prévus, à savoir un point de colle sur le premier tour pour arrêter une extrémité amont du laçage et un point de colle sur le dernier tour pour arrêter une extrémité aval du laçage. Le « premier point de colle » précédemment défini correspond alors au point de colle aval déposé sur le dernier tour de l’enrubannage. Le point de col amont déposé sur le premier tour est optionnel, l’extrémité amont du ruban pouvant être coincée (et ainsi maintenue) par les tours d’enrubannage suivants.

Selon une caractéristique possible de l’invention, on utilise (pour le premier point de colle) une colle cristalline à prise rapide. De préférence, cette colle est choisie parmi les colles cyanoacrylates, les colles photoactives.

Les colles cristallines, et en particulier les colles cyanoacrylates, présentent l’avantage d’être pérennes ; leur structure est intacte au bout de 40 ans et plus, à l’inverse de certaines colles bi-composants qui se désagrègent dans le temps.

Le choix d’une colle à prise rapide permet de proposer un procédé rapide, et donc moins coûteux, tout en contrôlant et garantissant le serrage final du laçage.

Il est possible d’utiliser des colles dont la polymérisation suppose l’exposition de la colle à un rayonnement ultraviolet ou Infrarouge.

Selon une caractéristique possible de l’invention, le procédé de frettage comprend une étape finale de section de brins de ruban en excès. Cette étape peut être optionnelle, notamment si le procédé est automatisé. Dans ce cas, si le laçage nécessite l’utilisation d’un morceau de ruban prédécoupé, il est aisé de prévoir une longueur de ruban correspondant à la longueur nécessaire audit laçage éventuellement majorée d’une section de préhension permettant à l’automate la manipulation du morceau de ruban ; cette section de préhension peut être réduite au strict minimum, à environ 10mm (très inférieure à celle nécessaire pour une manipulation humaine dans le cas d’un procédé non automatisé, et qui est d’environ 250mm) ; la section de préhension peut être laissée in fine sur le faisceau électrique fretté de sorte qu’aucune étape finale de section de brins en excès n’est alors prévue, ce qui réduit encore le temps d’exécution (et les coûts) du procédé.

L’invention, selon un exemple de réalisation, sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, donnée à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

[fig.1 ] la figure 1 illustre une première étape d’un premier mode de réalisation du procédé de frettage selon l’invention sur un faisceau vu en perspective ;

[fig.2] la figure 2 illustre une deuxième étape de ce premier mode de réalisation ;

[fig.3] la figure 3 illustre une troisième étape de ce premier mode de réalisation ;

[fig.4] la figure 4 illustre une quatrième étape de ce premier mode de réalisation ;

[Fig.5] la figure 5 illustre la quatrième étape d’un deuxième mode de réalisation qui comprend des étapes 1 à 3 identiques au premier mode de réalisation.

Les éléments identiques représentés sur les figures précitées sont identifiés par des références numériques identiques.

La figure 1 représente un faisceau électrique 2, qui comprend une pluralité de fils torsadés de façon à former un ou plusieurs torons 4 ainsi qu’une pluralité de câbles parallèles 6. Bien entendu, ceci n’est aucunement limitatif, et le procédé selon l’invention s’applique à tous types de faisceaux électriques, en particulier des faisceaux ne comprenant que des câbles ou fils parallèles ou ne comprenant, à l’inverse, que des torons torsadés.

Selon un premier mode de réalisation de l’invention, pour réaliser une frette sur un tel faisceau, on peut procéder comme suit :

- on plie un morceau de ruban 8 en deux de façon à former une ganse 10 délimitée par deux brins 12,

- on fait un tour avec le morceau de ruban gansé 8 autour du faisceau 2 comme illustré à la figure 1 ,

- on passe les deux brins 12 du ruban à l’intérieur de la ganse 10 (fig. 2), formant ainsi un lien coulant autour du faisceau 2 avec le morceau de ruban gansé,

- un pré-serrage consistant à tirer les brins dans la direction indiquée par la flèche dessinée sur la figure 3 peut être réalisé à ce stade ;

- on dépose un premier point (ou perle ou goutte) de colle 14 sur les deux brins 12 (fig.3), à proximité du sommet de la ganse 10, du côté de celui-ci (c’est-à-dire du côté opposé aux extrémités libres des brins 12), c’est-à-dire à proximité du sommet de la ganse sur la portion de ruban qui entoure le faisceau2 ; on utilise par exemple une colle cristalline à prise rapide telle qu’une colle à base de cyanoacrylate ;

- puis on serre immédiatement le lien coulant, avant que la colle ne prenne, en tirant sur les deux brins 12 dans la direction indiquée par la flèche dessinée sur la figure 4. Ce faisant, le premier point de colle 14 se rapproche du sommet de la ganse et se retrouve coincé entre le sommet de la ganse et les brins (fig. 4). Le serrage participe aussi à un étalement de la zone encollée. En durcissant, le point de colle fixe le sommet de la ganse 10 sur les brins 12 et maintient le laçage fermé et serré. La prise rapide de la colle permet de garantir que la force de serrage appliquée en tirant sur les brins reste la même après polymérisation de la colle lorsque les brins sont lâchés.

Contrairement au ruban utilisé dans le procédé divulgué par EP1569856 et au lien utilisé dans le procédé divulgué par GB2528928, le ruban 8 utilisé selon l’invention est un ruban simple, par exemple un fil plat ou une bande de tissu, de préférence de largeur constante, dépourvu de surface d’accroche de type boucles et crochets et dépourvu de surfaces adhésives, ce qui en diminue le coût de revient comparé au ruban de EP1569856 et au lien de GB2528928. Le ruban 8 est en outre plus souple et moins encombrant que celui divulgué par EP1569856.

Le ruban 8 peut avantageusement être découpé dans une bobine de ruban de grande longueur, contrairement au ruban et lien antérieurs susmentionnés. Les temps d’exécution et les coûts engendrés par le procédé selon l’invention sont sans commune mesure avec ceux des procédés de EP1569856 et GB2528928.

En outre, la façon dont le laçage est ainsi serré selon l’invention ne génère pas ou peu de IMS. La possibilité d’automatiser le procédé permet de les supprimer totalement.

La réalisation d’une telle frette ne prend que 8 secondes si elle est réalisée manuellement, et 4 secondes si elle est réalisée par un automate, une durée incompressible de 3s étant nécessaire à la polymérisation de la colle. Ces durées sont à comparer aux 18 secondes que nécessite la réalisation d’une frette antérieure à nœud de cabestan arrêté par un nœud simple.

En mode manuel, une économie de 10 secondes par frette représente, pour un million de frettes posées, une économie de 2778 heures de travail.

Par ailleurs, la méthode illustrée permet une réduction des chutes de ruban de frette de 10cm par frette, soit une économie de 100km de ruban pour un million de frettes.

D’autres modes de réalisation de l’invention sont possibles, dès lors que la réalisation de la frette comprend un laçage, un serrage du laçage et un arrêt par dépôt d’au moins un point de colle (dit premier point de colle) pour le collage du laçage sur lui-même, et ce, sans qu’il ne soit nécessaire de réaliser un seul nœud autobloquant.

Ainsi par exemple, le laçage du ruban autour du faisceau peut être effectué différemment, par exemple par enrubannage.

Par ailleurs, le procédé selon l’invention peut comprendre l’application d’un deuxième point de colle comme expliqué ci-après en référence à la figure 5. La figure 5 illustre la quatrième étape d’un deuxième mode de réalisation de l’invention dans lequel les étapes illustrées aux figures 1 à 3 sont tout d’abord effectuées, de la même façon que pour le premier mode de réalisation. Dans ce deuxième mode de réalisation, deux points de colle sont déposés sur le laçage, à savoir : le premier point de colle 14 qui est déposé à proximité du sommet de la ganse 10 avant serrage du laçage ; et un deuxième point de colle 15 déposé à distance du sommet de la ganse sur la portion de ruban qui entoure le faisceau. Ce deuxième point de colle peut être déposé avant ou éventuellement après serrage du laçage. La portion libre du ruban (extrémité libre des brins 12) est ensuite (après serrage) rabattue sur le deuxième point de colle15.

Le deuxième point de colle 15 permet de maintenir les brins 12 en position rabattue et le laçage serré le temps que le premier point de colle 14 polymérise. Ceci permet d’utiliser, pour le premier point de colle, une colle dont la prise est jugée trop lente parce qu’elle est par exemple supérieure à 3s, par exemple une colle apte à résister à des températures élevées, notamment supérieures à 85°C, ce qui n’est pas le cas des colles cyanoacrylates connues.

Pour que le procédé reste rapide à exécuter, la colle utilisée pour le deuxième point de colle 15 est en revanche choisie parmi les colles à prise rapide inférieure à 3s, telles que les colles cyanoacrylates. Peu importe que ce deuxième point de colle 15 soit ensuite, à l’utilisation, fragilisé par l’exposition du faisceau à une température supérieure à 85°C, la tenue et le serrage de la frette restant assurés par le premier point de colle 14.