Brevet FR2699786A1 — publié le 19940624

i "Appareil électrique de commande" L'invention part d'un appareil électrique, en particulier appareil de commutation et de commande pour véhicules automobiles, avec un boîtier en5 plusieurs parties dans lequel sont disposées plusieurs plaques de circuits imprimés portant un circuit électrique, avec une barrette de raccordement munie de fiches et plusieurs composants de puissance à refroidir. Dans le cas des appareils électriques de commande utilisés jusqu'ici en pratique, dans lesquels deux plaques de circuits imprimés sont disposées dans le boîtier, tous les composants de puissance se trouvent sur la plaque de fond Dans ce cas, les15 composants de puissance sont fixés sur les surfaces de refroidissement et sont ensuite soudés Comme, jusqu'à maintenant, tous les composants de puissance sont disposés exclusivement sur la plaque de fond, le nombre de ces composants est limité Egalement, du20 fait de cette construction, l'importance de la puissance dissipée évacuable des composants de puissance est également fortement limitée. Pour remédier à ces inconvénients, l'invention concerne un appareil électrique dans lequel les plaques de circuits imprimés sont disposées dans au moins deux parties de boîtier et les composants de puissance sont répartis sur toutes les plaques de circuits imprimés. L'appareil électrique de commande, selon l'invention, avec les caractéristiques indiquées ci- dessus, présente l'avantage que le nombre des composants de puissance susceptibles d'être mis en oeuvre est augmenté En même temps, une évacuation bonne et sûre de la chaleur d e à la puissance dissipée des composants de puissance, est garantie En outre, les autres composants électriques peuvent être répartis sur les deux plaques de circuits imprimés, sans qu'une répartition du circuit en zones individuelle est possible Ainsi, la surface nécessaire à aménager est réduite En outre, le comportement électro-motorisé de l'appareil électrique de commande est amélioré Grâce à la répartition individuelle des composants électriques sur deux plaques de circuits imprimés distinctes, il serait également possible de disposer dans un appareil de commande deux circuits complètement indépendants l'un de l'autre Comme tous les composants de puissance sont directement reliés à l'environnement par les parois respectives du boîtier, la puissance dissipée par les composants de puissance peut être directement évacuée Ainsi, une évacuation rapide de la chaleur de perte est possible Par la disposition individuelle des composants électriques, on peut également réduire les liaisons électriques de connexion entre les deux plaques de circuits imprimés. Grâce aux dispositions prévues par l'invention, des compléments avantageux de l'appareil de commande électrique indiqué plus haut sont possibles. Selon une autre caractéristique de in l'invention, le boîtier est constitué par une partie supérieure et une partie inférieure, et les composants de puissance sont disposés sur des prolongements du boîtier jouant le rôle d'éléments refroidisseurs. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les prolongements de l'une des parties du boîtier s'étendent dans un évidement de l'autre partie du boîtier. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'une des parties du boîtier comporte sur au moins deux côtés opposés, un évidement qui est formé par la paroi et le prolongement auquel sont fixés les composants de puissance. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les deux parties du boîtier comportent sur un côté un prolongement s'étendant dans le boîtier en délimitant un évidement, sur une paroi du prolongement sont disposés les composants de puissance, sur le côté opposé du boîtier est disposé un second prolongement à une distance réduite de la paroi extérieure, et sur la paroi interne des deux prolongements sont respectivement disposés les composants de puissance. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les deux parties du boîtier sont placées l'une sur l'autre en étant inversées, de sorte que lorsque le boîtier est assemblé, le prolongement de l'une des parties du boîtier, s'étend dans la chambre de l'autre partie du boîtier. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la partie supérieure et la partie inférieure sont respectivement réalisées en plusieurs parties. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la partie supérieure et la partie inférieure sont respectivement constituées par une partie de fond sur laquelle sont disposées les plaques de circuits imprimés, et par un cadre auquel sont fixés les composants de puissance. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la partie de fond respective et le cadre respectif sont reliés ensemble à l'aide de vis. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le cadre de la partie inférieure comporte, sur le côté frontal opposé au fond, une gorge. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le cadre de la partie supérieure s'étend dans l'intérieur de la partie inférieure et le cadre de la partie inférieure comporte un prolongement extérieur qui s'étend jusqu'au fond de la partie supérieure. Suivant une autre caractéristique de l'invention, sur la paroi externe d'une partie du boîtier sont ménagées des saillies sur lesquelles repose la paroi de l'autre partie du boîtier. Enfin, suivant une autre caractéristique de l'invention, les composants de puissance sont disposés au bord des plaques de circuits imprimés respectives. Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés sur les dessins ci-joints et sont exposés plus en détail dans la description ci-après. la figure 1 est une coupe longitudinale d'un appareil de commande, la figure 2 est une vue latérale corres- pondante, les figures 3 et 4 montrent des variantes de la figure 1. Sur la figure 1 est désigné par 10 le boîtier d'un appareil de commande qui est constitué par une coquille inférieure 11 et une coquille supérieure 12 Sur le fond 13 de la coquille inférieure Il est disposée sur des tétons 14, une plaque de fond 15, qui se prolonge jusqu'à des parois latérales 16 s'étendant périphériquement sur trois côtés et inclinées d'environ 90 par rapport au fond 13 de la coquille inférieure 11 Sur la plaque de fond sont disposés, de la manière habituellement connue et non représentée sur le dessin, des composants électriques Sur le bord externe de la plaque de base sont par exemple soudés des composants de puissance 17 Pour pouvoir évacuer sous forme de chaleur les puissances de perte élevées de ces composants de puissance, les composants de puissance 17 sont adossés à la paroi latérale 16 de la coquille inférieure 11 et sont pressés contre cette paroi par un ressort de maintien 18. La coquille supérieure 12 comporte un bord externe 21 qui, comme les parois 16 s'étend sur trois côtés et est incliné d'environ 90 par rapport au fond En outre, il est prévu sur deux côtés opposés, un bord interne 22 qui s'étend à l'intérieur du boîtier Il y a ainsi, sur deux côtés opposés, entre le bord externe 21 et le bord interne 22, un espace 23 Lorsque le boîtier 10 est assemblé, la paroi latérale 16 avec les composants de puissance 17 s'étend dans l'espace 23 de la coquille supérieure 12 ménagée entre le bord interne 22 et le bord externe 21 Sur le fond 24 de la coquille supérieure 12 est fixée, dans la zone entre les bords intérieurs 22, une plaque supplémentaire 25 jouant le rôle de plaque de fond, sur laquelle sont à nouveau disposés, de la façon habituellement connue et non représentée sur le dessin, des composants électriques et des composants de puissance 17 Les composants de puissance 17 sont représentés sur la figure 1 et sont soudés sur le bord de la plaque supplémentaire 25, de sorte qu'ils sont adossés à la paroi interne du bord interne 22 et sont fixés par un ressort de maintien 18 L'application des composants de puissance 17 contre le bord interne 22 est notamment nécessaire pour l'évacuation de la chaleur La plaque de fond 15 de la coquille inférieure 11 et la plaque supplémentaire 25 de la coquille supérieure 12 sont reliées à l'aide de contacts 27 aux réglettes respectives de contact à couteaux 28, 29, notamment par soudage Dans ce cas, la réglette de contact à couteau 28 pour la plaque supplémentaire 25 est placée sur la réglette de contact à couteau 29 pour la plaque de base 15 et elles forment ainsi simultanément ensemble, une paroi latérale du boîtier 10 Sur le côté externe des deux réglettes de contact à couteaux 28, 29 se trouvent, de la façon habituellement connue, les contacts à enfichage 30 pour pouvoir connecter l'appareil de commande avec un faisceau de câbles. A l'intérieur du boîtier 10, la plaque supplémentaire 25 et la plaque de base 15 sont reliées électriquement à l'aide d'un connecteur à fiches 33 résistant à la flexion Ce connecteur à fiches 33 est constitué par une partie supérieure 34 et une partie inférieure 35 qui sont enfichées l'une dans l'autre selon une sorte de liaison à languette et rainure La partie supérieure 34 s'étend par un prolongement 36 dans un évidement 37 de la partie inférieure 35, ou bien inversement, si bien que simultanément, les contacts électriques se trouvant dans la partie supérieure 34 ou bien dans la partie inférieure 35 se touchent Il est ainsi possible de fabriquer séparément la plaque de base 15 et la plaque supplémentaire 25 et, ensuite, les monter automatiquement. Du fait de la conception particulière du boîtier 10, notamment de la coquille inférieure 11 et de la coquille supérieure 12, les composants de puissance 17 peuvent être directement disposés contre les bords 16 ou bien 22 de la coquille inférieure 11 ou bien de la coquille supérieure 12, de sorte que ces bords jouent le rôle d'éléments de refroidissement, et qu'il n'est pas nécessaire d'avoir des pièces distinctes comme corps de refroidissement pour les composants de puissance Dans ce cas, lors du montage, ce n'est qu'après le soudage sur la plaque supplémentaire 25 ou bien la plaque de base 15, que les composants de puissance 17 sont fixés à l'aide des ressorts de maintien contre les parois latérales des bords jouant le rôle de surfaces de refroidissement. Par contre, si l'on utilisait des corps de refroidissement distincts, les composants de puissance seraient tout d'abord fixés contre les surfaces de refroidissement et, ensuite, soudés sur les plaques de base. Dans le cas de l'exemple de réalisation selon les figures 1 et 2, une coquille inférieure 11 spécialement constituée et une coquille supérieure 12 spécialement constituée, sont nécessaires Par contre, dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure 3, la coquille supérieure 41 et la coquille inférieure 42 sont d'une constitution identique Pour former le boîtier 43 de l'appareil de commande, les deux coquilles 41, 42 sont placées l'une sur l'autre en les inversant Les coquilles 41, 42 comportent un bord externe 44 s'étendant périphériquement sur trois côtés En outre, il est prévu sur deux côtés opposés, un bord interne 44, 45, l'un de ces bords 45, se trouvant aussi près que possible du bord externe 44, tandis qu'entre l'autre bord interne 46 et le bord externe 44, se trouve un espace 47 Cet espace 47 est au moins suffisamment grand pour que le bord interne de l'autre coquille, avec les composants de puissance 17 fixés sur lui et avec les ressorts de maintien 18, puisse y pénétrer L'agencement des composants électriques et des composants de puissance, ou bien leur fixation, correspond à la façon de procéder décrite dans le cas de l'autre exemple de réalisation. Dans les exemples de réalisation décrits jusqu'ici et selon les figures 1 à 3, les coquilles supérieures et les coquilles inférieures sont réalisées d'une seule pièce Dans ce cas, lors du montage final, chaque coquille est munie d'une plaque de circuits imprimés déjà équipée de composants électriques et de composants de puissance, et complètement soudée A cet effet, la plaque de circuits imprimés 15 ou bien 25, est posée sur les tétons 14 et vissée Ensuite, les composants de puissance raccordés par soudage sont fixés à l'aide des ressorts de maintien 18 sur les bords 21 ou bien sur la paroi latérale 16. Dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure 4, il n'y a pas de flexion des pattes, c'est-à-dire des contacts électriques soudés des composants de puissance Les tensions et les fissures dans les boîtiers en matière plastique des composants de puissance sont ainsi empêchées Sinon, du fait d'un défaut d'étanchéité survenant éventuellement et de l'humidité pouvant ainsi pénétrer, une défaillance électrique du ou des composants de puissance reste possible A cet effet, dans la figure 4, la coquille supérieure et la coquille inférieure sont constituées de plusieurs parties La coquille supérieure a un fond sur lequel s'applique un cadre périphérique 51 avec son prolongement 52 en forme de collerette Au voisinage du prolongement 52, les cadres et le fond sont reliés à l'aide de plusieurs vis 53 Le fond 50 comporte sur son côté interne, un évidement 54 qui est au moins suffisamment profond pour que la plaque de circuits imprimés 25 vienne à peu près en affleurement avec la surface d'appui du prolongement 52 sur le fond , et que les parois latérales de la plaque de circuits imprimés 25 s'étendent à peu près en affleurement avec la paroi interne du cadre 51 Sur ce cadre 51 sont à nouveau fixés à l'aide d'un ressort de maintien 18, les composants de puissance 17 qui sont placés sur la plaque de circuits imprimés 25. La coquille inférieure est également constituée d'un fond 60 et un cadre 61 s'étendant périphériquement, qui sont fixés ensemble à l'aide de vis 62 de façon que la paroi externe du cadre 61 se termine en affleurement avec celle du fond 60 Ici également, le fond 60 comporte un évidement 63 qui est réalisé comme dans le cas du fond 50 de la coquille supérieure Comme dans les exemples de réalisation précédents, les composants de puissance 17 se trouvant sur la plaque de circuits imprimés 15, s'appliquent contre la paroi interne du cadre 61 Ces composants de puissance 17 sont en outre fixés au cadre 61 par les ressorts de maintien 18, tandis que ces ressorts de maintien 18 s'enclenchent dans une gorge annulaire 65 ménagée dans la face frontale tournée vers la coquille supérieure La paroi externe 66 de la gorge annulaire est plus longue que la paroi interne 67 Il est ainsi possible, comme dans les autres exemples de réalisation, d'imbriquer l'une dans l'autre la coquille supérieure et la coquille inférieure, auquel cas la paroi externe la plus longue 66 du cadre 61 de la coquille inférieure arrive jusqu'au fond 50 de la coquille supérieure Du fait de la réalisation en plusieurs parties de la coquille supérieure et de la coquille inférieure, les composants de puissance 17 qui se trouvent sur la plaque de circuits imprimés peuvent alors être fixés à l'aide des ressorts de maintien 18 sur le cadre 52 ou bien 61 et seulement ensuite être transportés à travers le bas de soudage. Ainsi, toute flexion des pattes des composants de puissance 17 après le soudage est supprimée et les sources de défauts précédemment évoquées le sont donc également Lors du montage terminal, sont seulement encore vissés ensemble le fond respectif 50 ou bien 60 et le cadre préalablement monté 52 ou bien 61 avec la plaque respective de circuits imprimés 15 ou bien 25 et ensuite les deux coquilles sont placées l'une dans l'autre. Bien entendu, dans tous les exemples de réalisation, une conformation de la coquille supérieure et de la coquille inférieure peuvent être permutées entre elles. il R E V E N D I C A T I O N S 1. Appareil électrique, en particulier appareil de commutation et de commande pour véhicules automobiles, avec un boîtier ( 10) en plusieurs parties dans lequel sont disposées plusieurs plaques de circuits imprimés ( 15, 25) portant un circuit électrique, avec une barrette de raccordement ( 28, 29) munie de fiches ( 30) et plusieurs composants de puissance ( 17) à refroidir, appareil électrique caractérisé en ce que les plaques de circuits imprimés ( 15, 25) sont disposées dans au moins deux parties de boîtier ( 11, 12) et en ce que les composants de puissance ( 17) sont répartis sur toutes les plaques de circuits imprimés ( 15, 25). 2 Appareil électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier ( 10) est constitué par une partie supérieure ( 12) et une partie inférieure ( 11), et en ce que les composants de puissance ( 17) sont disposés sur des prolongements du boîtier ( 16, 22) jouant le rôle d'éléments refroidisseurs. 3. Appareil électrique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les prolongements ( 16) de l'une ( 11) des parties du boîtier s'étendent dans un évidement ( 23) de l'autre partie ( 12) du boîtier. 4. Appareil électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'une ( 12) des parties du boîtier comporte sur au moins deux côtés opposés, un évidement ( 23) qui est formé par la paroi ( 21) et le prolongement ( 22) auquel sont fixés les composants de puissance ( 17). 5. Appareil électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux parties ( 41, 42) du boîtier comportent sur un côté un prolongement ( 46) s'étendant dans le boîtier ( 43) en délimitant un évidement ( 47), en ce que sur une paroi du prolongement ( 46) sont disposés les composants de puissance ( 17), en ce que sur le côté opposé du boîtier ( 43) est disposé un second prolongement ( 45) à une distance réduite de la paroi extérieure ( 44), et en ce que sur la paroi interne des deux prolongements ( 45, 46) sont respectivement disposés les composants de puissance ( 17). 6 Appareil électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux parties ( 41, 42) du boîtier sont placées l'une sur l'autre en étant inversées, de sorte que lorsque le boîtier ( 43) est assemblé, le prolongement ( 45) de l'une ( 41) des parties du boîtier, s'étend dans la chambre ( 47) de l'autre partie du boîtier. 7. Appareil électrique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la partie supérieure ( 12) et la partie inférieure ( 11) sont respectivement réalisées en plusieurs parties. 8. Appareil électrique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la partie supérieure et la partie inférieure sont respectivement constituées par une partie de fond ( 50, 60) sur laquelle sont disposées les plaques de circuits imprimés ( 15, 25), et par un cadre ( 52, 61) auquel sont fixés les composants de puissance ( 17). 9. Appareil électrique selon la revendication 8, caractérisé en ce que la partie de fond respective ( 50, 60) et le cadre respectif ( 52, 61) sont reliés ensemble à l'aide de vis ( 53, 62). 10. Appareil électrique selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que le cadre ( 61) de la partie inférieure, comporte, sur le côté frontal opposé au fond ( 60), une gorge ( 65). 11. Appareil électrique selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le cadre ( 52) de la partie supérieure s'étend dans l'intérieur de la partie inférieure et en ce que le cadre ( 61) de la partie inférieure comporte un prolongement extérieur ( 66) qui s'étend jusqu'au fond ( 50) de la partie supérieure. 12 Appareil électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que sur la paroi externe d'une partie ( 11) du boîtier, sont ménagées des saillies sur lesquelles repose la paroi ( 21) de l'autre partie ( 12) du boîtier. 13. Appareil électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les composants de puissance ( 17) sont disposés au bord des plaques de circuits imprimés respectives ( 15, 25).