Brevet FR2533795A1 — publié le 19840330

La prés-ente invention est relative à un dis- positif de montage d'un thermostat électronique desti- né à être utilisé plus particulièrement, mais non ex- clusivement, dans un radiateur de chauffage électrique en forme de panneau, et elle concerne également une agrafe élastique de fixation destinée à être utilisée plus particulièrement, mais non exclusivement, pour maintenir un triac ou autre dispositif de commutation électrique à semi-conducteur en relation d'échange thermique intime avec un dissipateur de chaleur en métal extrudé. Selon l'un de ses aspects, l'invention con- cerne un thermostat électronique comprenant un circuit électronique qui comporte un dispositif semi-conduc- teur sensible à la chaleur et un dispositif de com- mutation semi-conducteur commandé par le dispositif sensible à la chaleur, ledit circuit étant réalisé sur une carte de circuit qui-est-montée dans le dissipa- teur de chaleur en métal extrudé de telle façon que le dispositif de commutation semi-conducteur soit main- tenu en relation d'échange thermique avec le dissi- pateur de chaleur, ce dernier étant placé dans une pièce moulée en matière plastique qui comprend sur l'une de ses faces des-éléments destinés à venir en contact avec le dissipateur-de chaleur, et sur le côté opposé des éléments qui permettent le montage de la pièce moulée dans une ouverture prévue dans un panneau à paroi mince, l'ensemble du thermostat électronique étant placé à l'un des côtés du panneau tandis qu'une partie de la pièce moulée définissant un conduit est prévue à l'autre face du panneau pour constituer un passage d'écoulement d'air entre les faces opposées du panneau, le dispositif semi-conducteur sensible à la chaleur étant placé dans ledit passage d'écoulement d 'air. L'invention concerne également le problème de fixer un dispositif de commutation semi-conducteur d'un tel thermostat électronique dans une position permettant une bonne relation d'échange thermique avec le dissipateur de chaleur Habituellement, les triacs et les autres dispositifs de commutation électroniques semi-conducteurs comportent un dissipateur thermique qui forme une seule pièce avec eux et qui se présente sous la forme d'une plaque métallique dans laquelle sont prévues des ouvertures destinées à recevoir des vis ou boulons de fixation permettant de fixer le dispositif à un dissipateur de chaleur plus important. La fixation par vis ou par boulon non seulement de- mande un travail et du temps considérables et est fastidieuse, mais elle donne lieu également à des problèmes dans le cas o on utilise des dissipateurs de chaleur à plusieurs ailettes, problèmes qui sont provoqués par la difficulté d'accès à l'emplacement o doit être inséré la vis ou le boulon qui risque d'être obstrué par les ailettes. Par conséquent, selon un autre aspect de l'invention il est prévu un dispositif particulière- ment simple et facile à utiliser pour fixer un triac ou analogue près d'une paroi d'un dissipateur de cha- leur, ce dispositif comprenant une agrafe réalisée à partir d'une bande de métal élastique telle que de l'acier inoxydable ou du cuivre au beryllium par exemple, l'une des extrémités de cette bande étant conformée de façon à constituer une partie d'ancrage en étant par exemple pliée sur elle-même pour définir une partie ayant une forme générale en V, l'autre extrémité étant enroulée sur elle-même d'une façon plus ou moins lâche de façon à former une spirale à spires non jointives La partie d'ancrage en forme de V est destinée à être engagée à force entre deux ailettes du dissipateur de chaleur par exemple par son élasticité propre naturelle pour assurer-la fixation de l'agrafe dans le dissipateur La portion en spirale est destinée à être enroulée avec un outil approprié de telle manière qu'elle se déforme de par son contact avec un triac adjacent qui est en appui contre une. paroi du dissipateur pendant que la spirale est enrou- lée et que, lorsque l'outil est relâché, le déroule- ment élastique qui en résulte et l'expansion de la partie en spirale serrent fermement le triac contre le dissipateur. L'invention sera mieuxcomprise à lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels la Fig 1 A représente une vue en élévation d'une pièce moulée en matière plastique, constituant un exemple de thermostat électronique suivant l'inven- tion; la Fig 1 B est une vue en plan de la pièce moulée représentée sur la Fig IA la Fig 1 C est une vue en élévation d'ex- trémité vue du côté gauche de la pièce moulée en ma- tière plastique représentée sur la Fig l A; la Fig 1 D est une vue de dessous prise dans la direction de la flèche Y de la Fig -IA la Fig l E est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la Fig 1 A la Fig i F est une vue analogue à celle-de la Fig l E, le dissipateur de chaleur en métal extrudé étant monté et une carte, de circuit imprimé étant illustrée schématiquement la Fig 2 est une vue en perspective à une 253379 S échelle plus importante d'un exemple d'agrafe élasti- que suivant l'invention la Fig 3 représente l'agrafe de la Fig 2 alors que son extrémité en forme de V est insérée entre deux ailettes d'un dissipateur de chaleur, sa partie d'extrémité en spirale étant dans sa configu- ration relâchée avant d'être enroulée; et la Fig 4 montre la configuratiuon finale de l'agrafe après son enroulement à l'aide d'un outil et son relâchement consécutif. En se référant aux Fig l A à 1 F on voit que la pièce moulée en matière plastique comprend une em- base 1 de forme générale plane et rectangulaire munie à chacun de ses angles d'un prolongement 2 s'étendant transversalement par rapport au plan de l'embase 1 et se terminant par un crochet 3 dirigé vers l'intérieur. Les quatre prolongements 2 ainsi que leurs crochets 3 dirigés ver l'intérieur sont destinés à maintenir par enclenchement élastique un dissipateur de chaleur 4 en métal extrudé et en forme de boite rectangulaire (représenté en pointillé sur la Fig 1 A), des extrémi- tés opposées du dissipateur étant maintenues entre deux prolongements opposés 2, les crochets 3 étant en- gagés sous la base de ce dissipateur 4 La section transversale du dissipateur 4 est représentée sur la Fig 1 F et on peut voir qu'il coopère avec la pièce moulée pour constituer un support pour une carte de circuit imprimé 5 représentée schématiquement et qui est maintenue entre deux rebords opposés dans de-s parois latérales opposées de la-pièce extrudée tout en étant maintenu par des ergots 6 s'étendant vers le bas et appartenant à la pièce moulée en matière plastique. Suivant une variante, la carte de circuit imprimé 5 peut être engagée et supportée dans deux rainures opposées formées dans les parois-latérales de la pièce extrudée formant dissipateur de chaleur. Bien que l'on ne l'ait pas représenté, on comprend que le circuit électronique du thermostat (basé par exemple sur le circuit SL-441 C de PLESSEY) est monté sur la carte de circuit imprimé 5 et com- prend un dispositif de commutation semi-conducteur tel qu'un triac par exemple qui, au cours de-l'utilisation du thermostat, conduit un courant qui est commandé par le thermostat, ce dispositif devant donc itre maintenu en relation intime d'échange thermique avec le dissi- pateur de chaleur; de préférence, un tel dispositif de commutation semiconducteur doit être monté en s'étendant vers le bas à partir du circuit imprimé pour venir en contact intime avec l'une des parois latérales du dissipateur de chaleur 4 Un dispositif avantageux pour monter un tel triac en contact ther- mique intime avec le dissipateur de chaleur sera décrit par la suite La pièce moulée en matière plas- tique comporte également une pièce T prévue sur la face de l'embase 1 qui est opposée aux prolongements 2, cette partie 7 définissant un conduit en forme de canal venue de matière avec l'embase et qui est ouvert- du côté correspondant à l'embase 1 La partie 7 for- mant conduit lest destinée à recevoir un dispositif semi-conducteur sensible à la chaleur (par exemple une thermistance) du circuit de thermostat, ce dispositif étant connecté à la carte de circuit imprimé 5 aux moyens de conducteurs relativement longs permettant de loger le dispositif entre deux ergots moulés 8 et 9 qui sont prévus dans la partie 7 formant-conduit - Sur l'embase 1 de la pièce moulée est prévue également une butée 10 en forme de coin qui sert à assurer la fixation de la pièce moulée dans une ouver- ture formée dans un panneau métallique mince tel que- une portion de paroi d'un radiateur électrique en for- me de panneau La pièce moulée est présentée devant le panneau avec l'embase 1 dans une position généralement parallèle au panneau et la partie 7 en forme de con- duit étant dirigée verticalement vers le bas, cette partie 7 étant insérée dans et à travers le panneau jusqu'à ce que l'embase vienne en appui contre celui- ci La pièce moulée est alors déplacée en translation de gauche à droite selon la Fig 1 A de telle sorte la qu'un bord de l ouverture du panneau s'engage dans l'espace prévu entre-la partie 7 en forme de conduit et l'embase 1 de la pièce moulée (cet espace étant indiqué par la référence 1 i dans la Fig 1 A> La butée en forme de coin est alors mise en contact avec le bord opposé de l'ouverture du panneau ou avec une autre ouverture Bien entendu, l'ouverture ou les ouvertures dans le panneau sur lequel la pièce moulée doit être fixée, doivent avoir une certaine dimension afin que le dispositif de fixation que l'on vient de décrire puisse jouer son rôle. Une patte 12 de l'embase 1 constitue un écran entre des bornes qui sont prévues sur la carte de circuit imprimé 5 et le panneau métallique auquel la pièce moulée est fixée lorsque le thermostat est utilisé Cette patte 12 peut égaiement servir de support pour une partie moulée à enclenchement élas- tique évitant que le thermostat ne se déplace, la patte 12 étant alors située en haut lorsque le thermostat est utilisé Un trou de fixation renforcé 13 est prévu sur la patte 12 pour permettre l'utilisation d'une vis de fixation si on souhaite fixer la pièce moulée au panneau bien qu'une telle vis ne soit pas strictement nécessaire Des saillies 14 qui s'étendent à partir de la face inférieure de l'embase 1 de la pièce moulée sont prévues pour constituer un appui pour l'une des faces de la carte de circuit imprimé 5 - On comprend ainsi que l'invention fournit un dispositif simple et commode de montage d'un thermos- tat électronique nécessitant un dissipateur de chaleur important, sur un panneau métallique sans qu'il soit besoin d'utiliser une fixation par vis, bien que l'on puisse utiliser une telle vis si on le souhaite comme on l'a décrit ci-dessus Au moyen du dispositif pro- posé, le dispositif sensible à la température du cir- cuit de thermostat électronique peut être monté dans un passage d'écoulement d'air s'étendant entre l'in- térieur et l'extérieur d'un radiateur en forme de pan- neau, ce passage d'écoulement d'air étant défini par des ailettes et/ou guides appropriés dans le radia- teur, le circuit imprimé et le dissipateur de chaleur étant maintenus fermement tout en étant facilement démontables pour pouvoir être déposés sans difficultés pour l'entretien et/ou la réparation. Les spécialistes de cette technique compren- dront que des modifications et variantes du dispositif décrit peuvent être envisagées Le mode de réalisation représenté ne constitue qu'un exemple dans tous ses aspects et doit être considéré comme non limitatif quant à la portée de l'invention La dimension et la forme particulières de la partie 17 en forme de conduit de la pièce moulée en particulier, peuvent faire l'ob- jet de modifications en fonction de l'application en- visagée du thermostat électronique et on peut envisa- ger de prévoir des organes supplémentaires moulés sur la pièce moulée pour la fixation, de préférence par enclenchement élastique, d'autres composants par exemple un palier pour l'axe de support d'un potentio- mètre permettant le réglage des caractéristiques du thermostat. Sur la Fig 2, on a représenté une agrafe suivant, l'invention qui comporte une bande 21 en-un. métal à ressort dont l'extrémité inférieure (comme représenté) est recourbée vers le haut de façon à définir une partie d'ancrage 22 ayant une forme géné- rale en V L'extrémité supérieure de cette bande est enroulée de façon à constituer une spirale 23 à spires non jointives présentant une partie d'extrémité interne 24 plane destinée à coopérer avec une fente axiale formée dans la tige d'une simple clé (non représente> Le tronçon 25 dela bande élastique 21 situé entre l'extrémité en forme de V 22 et l'extré- mité en spirale 23 est légèrement cintré comme repré- senté. La Fig 3 montre que l'extrmité 22 en forme de V de l'agrafe élastique de la Fig 2 est insérée entre deux ailettes 26 espacées d'un dissipateur de chaleur 27 représenté en section et correspondant par exemple au dissipateur de chaleur 4 décrit précédem- ment en référence aux Fig 1 A à 1 F L'extrémité 22 en forme de V de l'agrafe élastique présente des dimen- sions telles par rapport à l'espacement entre les ai- lettes 26 que l'insertion de cette extrémité entre ces ailettes comprime la forme en V de manière que l'agrafe soit retenue par sa propre élasticité Les ailettes 26 telles que représentées comportent des stries qui leur donnent une plus grande surface et permettent donc d'obtenir une meilleure dissipation de chaleur Dans ce cas, l'extrémité lisse 28 (voir Fig. 2) de l'agrafe est engagée fermement dans les stries d'une ailette 26 mais on peut obtenir un maintien encore meilleur avec des ailettes 26 lisses, l'ex- trémité 28 de l'agrafe étant alors dentelée Un triac 29 est représenté sur la Fig 3 9. dans sa position finale requise c'est-à-dire appliqué fermement contre la paroi 30 du dissipateur de chaleur 27 Comme représenté, dans l'état détendu de la partie 23 en spirale de l'agrafe, c'est-à-dire avant qu'elle soit enroulée, il existe un petit espace entre cette partie 23 en spirale et le corps du triac 29 Selon une variante, on pourrait faire en sorte que dans cette position, la spirale 23 s'appuie légèrement contre le triac pour juste le maintenir en position tout en permettant un réglage final de cette position. Pour fixer le triac 29 dans sa position finale, une clé fendue est engagée sur la partie plane 24 à- l'intérieur de la spirale 23 et cette dernière est enroulée en tournant la clé dans le sens inverse des aiguilles d'une montre Cet enroulement de la spirale a plusieurs conséquences Premièrement, le centre de la spirale 23 tend à se déplacer vers le triac 29 et également vers le bas en direction de l'extrémité 22 en forme de V de l'agrafe Ensuite, la spirale se tend elle-même et son nombre de spires augmente. L'enroulement est arrêté lorsqu'un certain stade est obtenu o la spirale est enroulée de façon serrée et- o elle s'appuie fermement contre le triac Puis, lorsque la clé est relâchée et enlevée de la spirale 23, cette dernière se relâche et se détend diamétralement tout en maintenant son contact avec le triac 29 pour l'appuyer fermement contre la paroi 30 du dissipateur de chaleur 27 On voit que l'enroulement de la spirale 23 a pour effet une légère déformation permanente de l'agrafe ce qui contribue à créer la force de maintien et que le léger degré de déroulement qui se produit dans la spirale lorsque l'on relâche la clé contribue également à créer cette force de maintien L'agrafe élastique que l'on vient de décrire s'est révélée très simple à utiliser et donne le moyen le plus efficace pour maintenir le triac en contact avec -le dissipateur de chaleur En enroulant la spira- le 23 et en la relâchant ensuite, l'énergie qui est emmagasinée lors de l'enroulement devient en grande partie une force qui pousse le triac vers la paroi du dissipateur de chaleur On notera que l'enroulement de la spirale tend également à exercer une traction sur la partie en forme de V de l'agrafe qui tend encore davantage à être maintenu fermement entre les ailettes 26. Le second aspect de l'invention permet donc d'obtenir un dispositif et un procédé perfectionnés de fixation d'un triac sur la paroi d'un dissipateur de chaleur L'agrafe élastique selon l'invention et le procédé pour l'utiliser ne doivent pas être considérés comme étant limités à des utilisations dans la fixa- tion de triacs, ou analogues sur des dissipateurs de chaleur et on doit comprendre que de nombreux autres applications peuvent être trouvées De même, la conception de l'agrafe peut subir des modifications et des variantes sans que l'on sorte du cadre de l'inven- tion; par exemple, la portion d'ancrage en forme de V de l'agrafe peut être modifiée de telle façon que vue selon la largeur de l'agrafe, des portions d'ancrage courbées vers le haut s'étendent d'abord vers l'un des cotés de l'agrafe puis vers l'autre côté, ou suivant une variante des pattes d'ancrage pourraient s'étendre à partir de l'extrémité inférieure de l'agrafe. REVENDICATIONS 1 Thermostat électronique comprenant un circuit électronique qui comporte un dispositif semi-conducteur sensible à la température et un dis- positif de commutation semi-conducteur ( 29) commandé par le dispositif sensible à la température, carac- térisé *en ce que le circuit qui est monté sur une carte de circuit imprimé ( 5) est maintenu par rapport à un dissipateur de chaleur de telle façon que le dispositif de commutation semi- conducteur ( 29) soit maintenu en une relation d'é- change thermique par rapport au dissipateur ( 87), ce dernier étant fixé sur une pièce avec le dissipateur de chaleur ( 4) et sur sa face op- posée des organes ( 7, 10, 12) permettant la fixation de la pièce moulée dans une ouverture prévue dans un panneau mince, de telle façon que l'ensemble du ther- mostat électronique soit placé sur l'un des côtés du panneau tandis qu'une partie ( 7 -définissant un con- duit et appartenant à la pièce moulée soit située de- l'autre côté du panneau et constitue un passage d'é- coulement d'air entre les côtés opposés du panneau, ledit dispositif semi-conducteur sensible à la tem- pérature étant placé dans le passage d'écoulement d'air. 2 Thermostat électronique suivant la re- vendication 1, caractérisé en ce que la pièce en ma- tière plastique comprend une embase ( 1) de forme gé- nérale rectangulaire et quatre prolongements ( 2) qui s'étendant à partir des quatre coins de l'embase ( 1), lesdits prolongements se terminant en un organe ( 3) destiné au maintien du dissipateur de chaleur ( 4 >. 3 Thermostat électronique suivant la re- vendication 2, caractérisé en ce que les prolongements ( 2) présentent chacun un crochet ( 3) s'étendant vers l'intérieur pouvant maintenir par enclenchement élas- tique un dissipateur de chaleur ( 4) en forme de boite généralement rectangulaire et en forme de pièce ex- trudée, des extrémités opposées de ce dissipateur étant saisies entre des paires opposées des prolon- gements tandis que les crochets la face inférieure-du dissipateur ( 4). 4 Thermostat électronique suivant l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la carte de circuit ( 5) du thermostat élect- ronique est supportée le long de bords opposés de cette carte grâce à des épaulements opposés qui sont prévus dans des parois opposées latérales du dis- sipateur de chaleur ( 4) et en ce que des parties la- térales de l'embase ( 1) de la pièce moulée en matière plastique s'étendent en direction de la carte de circuit pour maintenir les bords de celui-ci sur les épaulements. Thermostat électronique suivant l'une quelconque des revendications Z 3 et 4, caractérisé en ce que la partie ( 7) qui définit le conduit de la pièce moulée ( 1) comprend une saillie en forme de conduit s'étendant à partir de l'une des faces de l'embase ( 1) opposée à celle ou se trouvent lesdits prolongements ( 2), la saillie en forme de conduit ( 7) étant ouverte sur le côté qui est le plus proche de l'embase ( 1) et présentant une partie qui s'étend généralement parallèlement à l'embase ( 1) avec un faible espacement prédéterminé ( 11) de cette embase, l'agencement étant tel que le bord d'une ouverture dans le panneau mince puisse être engagé dans le faible espacement ( 11) pour fixer la pièce moulée au panneau, l'embase ( 1) de cette pièce étant alors généralement parallèle au panneau. 6 Thermostat électronique suivant la re- vendication 5, caractérisé en ce qu'il est prévu sur la même face de l'embase ( 1) o il y a la saillie ( 7) en forme de conduit, une butée ( 10) qui est espacée d'une distance prédéterminée de cette saillie et qui est adaptée pour venir en prise avec un bord opposé de ladite ouverture ou d'une autre ouverture pour limiter le mouvement de lapièce moulée parallèlement au pan- neau une fois qu'elle ait été engagée dans celui-ci. 7 Thermostat électronique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un dispositif semi-conducteur ( 29) de com- mutation du thermostat est maintenu en contact intime avec une paroi ( 30) du dissipateur de chaleur ( 27) au moyen d'une agrafe ( 21) réalisée à partir d'une bande de métal élastique à ressort qui est déformée pour serrer le dispositif de commutation semi-conducteur ( 29). 8 Thermostat iélectronique suivant la re- vendication 7, caractérisé en ce que l'une des ex- trémités ( 22) de l'agrafe ( 21) est conformée de ma- nière à constituer une partie d'ancrage qui est des- tinée à être engagée entre deux ailettes ( 26) espacé-es du dissipateur de chaleur ( 27) afin de fixer par sa propre élasticité l'agrafe ( 22) à ce dissipateur ( 27), l'autre extrémité de l'agrafe étant conformée de ma- nière à former une spirale à spires non-jointives qui est destinée à être enroulée au moyen d'un outil ap- proprié de telle manière qu'elle soit déformée et -vienne en contact avec le dispositif semi-conducteur ( 29) en appui contre une paroi ( 30) du dissipateur /7 ( 27), pendant que la spirale ( 23) est enroulée et que lorsque l'outil est relâché, le relâchement qui en résulte de la spirale serre fermement le dispositif semi-conducteur contre le dissipateur de chaleur. 9 Agrafe destinée à maintenir un triac ou un autre dispositif de commutation semi-conducteur en relation d'échange thermique intime avec une paroi d'un dissipateur de chaleur, caractérisée en ce qu'el- le comporte une bande ( 21) en métal élastique à res- sort, l'une de ses extrémités ( 22) étant conformée de façon à constituer une partie d'ancrage tandis que son autre extrémité est enroulée sur ellemême pour former une spirale ( 23) à spires non jointives, la partie d'ancrage étant adaptée pour être serrée entre deux ailettes ( 26) du dissipateur de chaleur ( 27) de façon à fixer l'agrafe ( 21) au dissipateur par sa propre élasticité, la partie en spirale ( 23) étant adaptée pour être enroulée au moyen d'un outil approprié de telle manière qu'elle soit déformée et vienne en contact avec le triac ou autre dispositif adjacent ( 29) en appui contre une paroi ( 30) du dissipateur ( 27) pendant que la spirale est enroulée et que lorsque l'outil est relâché, qu'elle se relàche avec un certain degré de déroulement élastique et d'ex- pansion et pour serrer fermement le triac ( 29) ou autre dispositif contre le dissipateur de chaleur.