Brevet FR2417874A1 — publié le 19790914

L'invention concerne un dispositif pour la protection du réseau de bord d'un véhicule automobile ou autre, comportant une diode Zener montée en parallèle avec les pales plus et moins du réseau de bord. I1 est connu que dans les réseaux de bord des appareils de transport mobiles, dans le cas présent par exem ple, des véhicules automobiles, et qui sont constitués d'un générateur produisant le courant, d'un accumulateur ou d'une batterie et des appareils consommateurs qui y sont raccordés, il peut se produire, par moments, d'importantes sautes de tension que lton peut attribuer à de nombreuses causes.Parmi ces causes, on peut citer par exemple, la coupure d'accumulateurs d'énergie par induction, ou de forts consommateurs, dans certaines circonstances défavorables, la dispersion de tensions d'allumage, et cause que l'on peut considérer comme la plus essentielle, le débranchement de la batterie du véhicule alors que le moteur tourne, donc que le générateur est entraSné. Comme ces générateurs sont aujourd'hui à peu près exclusivement constitués par des générateurs de courant alternatif, en cas de débranchement de la batterie, en particulier, si, en même temps, un grand nombre d'appareils consommateurs sont déconnectés, il se produira des sautes importantes de la tension avant que le régulateur intervienne. I1 peut même, entre autres, en résulter une destruction de la diode redresseuse associée au générateur à courant alternatif. On comprendra toutefois qu'il n'est pratiquement pas possible d'arriver à une stabilisation absolue de la tension du réseau de bord, en raison en particulier des intensités comparativement très élevées qui se produisent, avec les tensions de 12 ou 24 volts qui sont les tensions courantes dans les réseaux de bord des véhicules automobiles. En outre, on doit tolérer d'importantes variations de tension d'un réseau de bord de 12 volts par exemple, qui pourront se situer entre environ 8 et Jusqu'à 16 ou 18 volts, et on devra compenser de plus la connexion d'appareils consommateurs par des couplages compensatoires appropriés. Un point désavantageux dans les réseaux de bord qui ne sont pas protégés est le risque important que des appareils consommateurs très délicats soient détériorés par les sautes de tension possibles, notamment des appareils consommateurs qui, dans les.derniers temps ont trouvé une introduction, dans une mesure de plus en plus importante, dans la technique automobile. On peut citer parmi ceux-ci, par exemple, les installations électroniques dUinjection de carburant, ainsi que des appareils diallumage qui fonctionnent avec laide de circuits transistorisés, et dont il n'est pas rare qu-ils soient intégrés; et qui sont très sensibles a des impulsions de surtension même de courte durée.On manque toutefois jusquici dune solution simple grâce a laquelle un dispositif puisse exclure en toute sécurité ces surtensions fâcheuses dun réseau de bord, et qui permette de protéger les appareils consommateurs délicats : ce dispositif étant en outre facile à fabriquer d'une façon simple et pour un prix avantageux, et pouvant en particulier être monté et remplacé en cas de détérioration même par des profanes en matière dgautomobile. L'invention a pour but de combler cette lacune et concerne à cet effet un dispositif de protection du réseau de bord d'un véhicule automobile, caractérisé en ce que la diode Zener a la forme extérieure d'un fusible courant (fusible Kfz) et est établie de façon qu'en cas de surcharge il se produise une destruction qui ouvre son circuit, la destruction causée par 1a surintensité étant visible de l'extérieur et les dimensions extérieures de la diode Zener, et complémentairement du support qui lui est associé, étant choisies telles que la mise en place de la diode Zener/fusible ne soit possible que dans un sens et par suite, sans erreur de polie Ce dispositif présente l'davantage qu'il permet d7é- tablir une protection excellente et sûre du réseau de bord grâce à une dépense supplémentaire qui est de l'ordre des centimes, et qui peut être incorporée après coup, sans grandes difficultés dans des automobiles qui sont d8jà en servic-e. Ce qui est particulièrement avantageux est que la diode Zener qui doit assurer la protection du réseau de bord et qui est mise en circuit en parallèle avec les poles plus et moins, est établie de façon telle qu'elle présente la forme diun coupe-circuit ou fusible, qui peut être changé à tout moment même par un profane intéressé.On obtient ainsi cet avantage que, diune part, quand le coupe-circuit/diode Zener est intact, on est certain que le réseau de bord est parfaitement protégé contre la possibilité de l'apparition de surtensions destructrices, et quaen conséquence aussi il ne peut se produire aucune détérioration sur des appareils consommateurs et sur des instruments dont certains sont coûteux et que d'autre part, on peut se rendre compte d'un simple coup d'oeil du moment où la sécurité est en défaut en raison de la diode Zener par captage d'une surtension, de sorte que l'on peut rétablir la sécurité initiale du réseau de bord en changeant le coupe-circuit/diode Zener pour un autre que l'on aura emporté en réserve. Il est particulièrement avantageux que l'on puisse installer le support de coupe-circuit portant la diode Zener dans la boite à fusibles, et qu'en conséquence aucun catblage supplémentaire ne soit nécessaire, car cette boite å fusibles conduit de toute façon au-pôle positif du réseau avec des conducteurs d'une grosseur suffisante. Une liaison appropriée par un conducteur allant au pôle négatif du réseau de bord, c'est-à-dire à la masse du véhicule se trouve également, la plupart du temps, dans la zane de la boite à fusibles, ou peut être établie facilement. Enfin, ilyaunavantage particulier à donner à la diode Zener en forme de fusible, une configuration extérieure asymétrique qui exclue la mise en place dans le support qui lui est destiné avec une polarité défectueuse. D'autres améliorations et perfectionnements du dispositif de protection sont indiquées dans la description qui suit. I1 est particulièrement avantageux que, dans un encapsulage en matière plastique de la forme du coupe-circuit que constitue la diode Zener, la matière plastique puisse astre établie, en un emplacement approprié, visible d'un coup d'oeil, de façon telle qu'en cas de court-circuit, la diode Zener subisse par une surcharge thermique locale, une destruction visible de la matière plastique. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 représente, en plan, la diode Zener assurant la protection du réseau de bord, établie sous la forme d'un coupe-circuit sur le support de fusible qui lui est destiné, - la figure 2 représente la diode Zener de la figure 1, vue de c8té, - la figure 3 illustre une diode Zener disposée sur le support de fusible qui lui est destiné, sur laquelle la matière plastique qui l'enferme a claqué à la suite d'un court-circuit, et où l'on constate en conséquence, une détérioration visible, - la figure 4 illustre une autre possibilité de réalisation qui garantit que la diode Zener est posée sur le support de fusible qui lui destiné, avec la polarité voulue. On comprendra facilement que la protection d'un réseau de bord en forme de diode Zener suivant l'invention convient pour les réseaux de bord de véhicules de transport quelconques, et même des navires, avions, et autres analogues: l'invention est expliquée ici en particulier en se référant au réseau de bord d'un véhicule automobile.L'idée qui est à la base de l'invention consiste en ce qu'une diode Zener utilisée comme protection du réseau de bord, dont les bornes sont montées en parallèle avec les piles positif et négatif du réseau de bord, est établie de telle façon qu'elle a la forme d'un coupe-circuit ou fusible de sécurité, quten cas de surcharge elle est détruite d'une fa çon telle que son propre circuit est ouvert, de sorte que la tension du réseau de bord ne peut pas être influencée plus longtemps, cette destruction de la diode Zener, provoquée par la surcharge, pouvant toutefois en même temps devenir visible de l'extérieur, de sorte que l'on peut rapidement poser une nouvelle diode Zener de sécurité pour rétablir l'intégrité de la protection du réseau de bord. La mise en place de la diode Zener/coupe-circuit sur le porte-fusible qui lui est affecté n'est possible que dans un seul sens, grâce à des dispositions prises dans la construction. Les figures montrent la forme de la construction de la diode Zener devant servir de protection du réseau de bord. La diode Zener présente, dans la figure 1, la forme générale d'un coupe-circuit fusible 1, constitué d'un corps cylindrique central 2, avec, aux extrémités deux chapeaux de raccordement 3a, 3b. Dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 3, une partie du corps principal cylindrique 2 adjacente au chapeau de raccordement 3a présente un gonflement. Cette partie gonflée est désignée dans les figures par la référence 4. Cette partie gonflée peut être obtenue en façonnant un épaulement par augmentation, d'un seul c8té, du diamètre du corps principal cylindrique 2. Les chapeaux de raccordement posés sur les bouts sont métalliques et assurent en même temps la liaison avec les bras supports élastiques 5a, 5b, qui sont posés sur une semelle appropriée 6, et forment ensemble le porte-fusible/porte-diode Zener, pour la connexion électrique de la diode Zener avec le réseau de bord. Cette forme de la diode Zener correspond à la forme d'un coupecircuit fusible, et en particulier à un fusible courant utilisé dans la technique automobile, où les chapeaux de raccordement métalliques 3a, 3b s'étendent en forme de c8ne et s'engagent par leurs pointes dans des orifices de réception 7a, 7b des bras supports élastiques. Ces bras supports serrent entre eux la forme de fusible de la diode Zener 1. La partie gonflée 4 du corps principal 2 cylindrique sert à garantir la mise en place de la diode Zener I sur le portefusible.porte-diode Zener dans le sens voulu ; à cet effet, on a prévu, en complément, sur le porte-fusible, dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 3, des nervures 8a, 8b, qui peuvent recevoir entre elles le bras support élastique 5b inférieur, ainsi qu'une zane appropriée partielle du chapeau de raccordement 3b inférieur et du corps principal cylindrique 2. La distance qui sépare les nervures 8a, 8b est choisie telle que la diode Zener 1 ne peut autre insérée par sa partie 4 gonflée vers le bas, donc entre les nervures 8a et 8b, sur le porte-fusible, ce qui exclut toute pose dans le mauvais sens.Le sens correct ressort de ce que la diode Zener doit être posée entre les bras supports 5a, 5b avec une polarité telle qu'elle se trouve normalement en position d'arrêt ou de non conduction et ne laisse alors passer le courant qui si sa tension Zener ou tension de claquage est atteinte. Cette tension de claquage peut se situer par exemple à-22 V, de sorte que la diode Zener 1 qui est dans la boite à fusibles ne répond pas quand les variations de tension restent inférieures au niveau de tension fixé par sa tension de claquage, mais se met en court-circuit à chaque impulsion de tension qui dépasse sensiblement, dans le réseau de bord, le potentiel de 22 V, et doit alors absorber aussi d'importantes intensités suivant la durée et l'intensité de ces impulsions de tension. Ces fortes impulsions de tension, dépassant la tension Zener de 22 V (comme valeur admise sensiblement par un réseau de bord de 12 V), peuvent se produire si, comme on l'a mentionné plus haut, la batterie est débranchée alors que le moteur tourne. Dans ce cas, la diode Zener reçoit un courant d'une intensité correspondante et transforme les impulsions de tension nuisibles en chaleur, de sorte que les appareils consommateurs raccordés ne sont pas détériorés, et qu'il est toujours assuré qu'il subsiste une protection efficace du réseau de bord aussi longtemps que la diode Zener conserve intacte sa configuration extérieure de fusible Kfz (pour automobile), illustrée dans les figures. Comme d'autre part, on doit tabler sur la possibilité que la diode Zener soit détruite par une telle impulsion de courant, cette dernière est complémentairement établie de façon telle que cette surintensité provoquant sa destruction, et qui pratiquement passe en court-circuit dans la diode Zener, détruise ses raccordements électriques de façon que le circuit soit ouvert, ce qui peut tre assuré en se basant sur les propriétés électriques de la diode Zener (soudure des fils de raccordement ou du substrat semi-conducteur). Afin que cette destruction de la diode Zener 1, et par suite la défaillance de la protection du réseau de bord puisse toutefois autre constatée de l'extérieur, la diode Zener est établie de façon que l'on puisse se rendre compte à la vue de l'occurrence d'un court-circuit électrique, par exemple par une déformation de l'aspect extérieur de la diode Zener/fusible. Si l'on utilise par exemple, pour le corps principal 2 de la diode Zener un corps cylindrique en matière plastique, on peut alors rendre un emplacement de cet encapsulage en matière plastique si mince qu'en cas de court-circuit, il soit endommagé de façon telle que cet accident soit visible de l'extérieur, comme on le montre dans la figure 3. La diode Zener doit, dans ce cas, autre remplacée, car elle n'est plus efficace électriquement ce qui s'opère en changeant simplement le corps de sécurité de la diode Zener, comme il est courant avec les autres fusibles d'automobiles.Normalement, la personne chargée de la conduite qui aura provoqué une telle surintensité sur la diode Zener, par exemple en debranchant la batterie, devra par precaution examleer la diode Zener montée de préférence à l'intérieur de la boite à fusibles, ou dans un autre emplacement approprié, et déterminer par une inspection visuelle extérieure si le corps en matière plastique est encore intact, et par suite aussi sigles propriétés électriques de la diode Zener sont encore fiables. Un remplace ment serait alors rapidement opéré. La représentation de la figure 4, montre enfin encore un autre mode de réalisation pour que l'on puisse poser la diode Zener sans erreur de polarité z dans ce cas, le corps principal 2' cylindrique, fait de préférence de matière plastique présente la même grosseur sur toute sa longueur mais présente toutefois en un endroit approprié un rétrécissement en-forme de rainure Il, qui est décalé par rapport au milieu du coupe-circuit, de sorte que l'insertion sur le porte-fusible/support de la diode Zener n'est possible que si ce rétrécissement est dirigé vers des nervures 12a, 12b faisant saillie sur le corps de la diode Zener qui pénètrent alors dans la rainure 11 et rendent ainsi possible l'insertion de la diode Zener/fusible, sur le support qui lui est destiné, et par suite aussi la connexion électrique. Les nervures 8a, 8b ; 12a, 12b sont judicieusement établies et tirées vers le haut de façon telle qu'aucune partie métallique des cha- peaux de raccordement ne puisse entrer en contact avec les bras support formant les piles opposés quand le corps de sécurité de la diode Zener n'est pas inséré dans la position correcte. REVENDICATIONS 10) Dispositif de protection du réseau de bord d'un re- hicule automobile ou autre, comportant une diode Zener montée en parallèle avec les pales positif et négatif du réseau de bord, dispositif caractérisé en ce que la diode Zener '1) a la forme extérieure d'un fusible courant (fusible Kfz) et est établie de façon qu'en cas de surcharge, il se produise une destruction '10) qui ouvre son circuit, la destruction (IO) causée par la surintensité étant visible de l'extérieur, et les dimensions extérielres de la diode Zener, et complémentairement du support qui lui est associé, (5a, 5b , 8a, 8b , 12a, 12b) étant choisies telles que la mise en place de la diode Zener/fusible ne soit possible que dans un sens et-par suite, sans erreur de polie. 20) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la diode Zener présente un corps principal (2) cylir.- drique, central, sur les extrémités duquel sont posés des chapeaux de raccordement (3a, 3b) métalliques, de préférence coniques, qui sont placés dans des évidements (7a, 7b) des bras supports (5a, 5b) qui portent la diode Zener (1). 30) Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le corps principal (2) cylindrique de la diode Zener (1) est fait de matière plastique et présente, en un endroit, un encapsulage en matière plastique si mince qulen cas de court-circuit, il subit, par surcharge thermique locale de la matière plastique, une détérioration (10) visible. 40) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps principal (2) cylindrique présente une partie (4) gonflée, placée asymétriquement, et qu'en même temps, le support associé présente des nervures d-'arrtt (8a, 8b) latérales, qui viennent s' appuyer sur le corps principal cylindrique (2) de la diode Zener (1) que l'on insère, l'écartement de ces nervures étant inférieur au diamètre de la partie gonflée. 50) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps cylindrique (2') principal de la diode Zener (1') présente un rétréciseement (lî), décalé par rapport au milieu, dans lequel s'engagent, si la mise en place est correcte, des nervures d'arrêt (12a, 12b) posées latéralement sur le support associé à la diode Zener.