Brevet FR2831336A1 — publié le 20030425

La présente invention concerne un dispositif de protection contre des décharges électrostatiques d'un connecteur électrique du type à broches métalliques conductrices logées dans un boîtier électriquement isolant. Elle s'applique en particulier à la protection d'une prise dite de diagnostic maintenant présente sur tout véhicule automobile. On sait que l'électricité statique, phénomène courant dans la vie ordinaire, est très redoutée dans le domaine de l'automobile par ses effets sur les différents organes ou appareils électriques équipant un véhicule. Ainsi, les tensions électrostatiques atteintes par des personnes chargées d'électricité statique et quittant un véhicule ou entrant dans celui-ci pouvant être de l'ordre de 15 kv ou plus, sont telles qu'elles endommagent de façon irréversible les organes ou appareils électriques qui les reçoivent. Ces organes électriques ou électroniques sont constitués notamment par des calculateurs embarqués dans le véhicule et dont les mémoires ont leur contenu qui peut être examiné par l'intermédiaire de lignes spécialisées qui sont regroupées dans la prise particulière de diagnostic et qui comportent en outre une ligne reliée à la masse constituée par la caisse du véhicule. En cas d'une intervention, par exemple par le réseau après-vente ou des autorités réglementaires, pour contrôler l'état du dispositif antipollution du véhicule, un connecteur particulier est branché sur la prise de diagnostic. Lors du positionnement de ce collecteur relativement à la prise de diagnostic pour effectuer le branchement, l'opérateur peut appliquer l'un de ses doigts sur au moins l'une des broches métalliques conductrices de la prise de diagnostic et par conséquent envoyer directement au calculateur des charges d'électricité statique portées par l'opérateur susceptibles d'endommager le calculateur. Pour protéger les calculateurs de ces charges électrostatiques, une solution consiste à durcir le calculateur, mais cette opération est coûteuse et nécessite des modifications internes importantes ainsi que des validations indispensables. Une autre solution consiste à protéger les lignes spécialisées par des diodes d'écrétage soudées en départ de chaque ligne du connecteur, mais cette solution est également coûteuse et complexe. La présente invention a pour but de réaliser une protection efficace des lignes de calculateurs embarqués au niveau de la prise de diagnostic standard. A cet effet, l'invention propose un dispositif de protection contre des décharges électrostatiques d'un connecteur électrique à broches métalliques conductrices logées dans un boîtier électriquement isolant, l'une des broches étant reliée à un conducteur de masse et les autres broches étant reliées par des conducteurs à un appareil électronique, tel qu'un calculateur de bord d'un véhicule automobile, pour véhiculer vers l'appareil et depuis celui-ci des signaux d'information, et qui est caractérisé en ce qu'il comprend, logés dans le boîtier du connecteur, une plaque de support en matériau électriquement isolant à travers laquelle font saillie les broches conductrices, un revêtement en matériau électriquement conducteur déposé sur la plaque de support en étant en contact électrique avec la broche de masse et entourant de façon espacée les autres broches, et des plaquettes en matériau électriquement conducteur déposées sur la plaque de support en étant en contact électrique respectivement avec les autres broches et séparées du revêtement en matériau conducteur, chaque plaquette conductrice comportant au moins une partie en forme de pointe située en regard d'une partie en forme de pointe du revêtement conducteur de façon à définir entre elles un éclateur dans l'air permettant d'empêcher l'application à la broche correspondante d'une tension supérieure à la tension disruptive définie par l'intervalle entre les deux parties formant pointe, lorsqu'un doigt d'une personne contacte cette broche. Chaque plaquette conductrice comprend avantageusement deux parties opposées en forme de pointe faisant saillie de chaque côté de la plaquette. La broche conductrice de masse traverse une fenêtre de forme conjuguée du revêtement conducteur et les autres broches traversent des fenêtres de forme conjuguée respectivement des plaquettes conductrices, chaque broche étant en contact avec au moins l'un des bords de la fenêtre correspondante. De préférence, chaque broche conductrice est en contact avec deux bords opposés de la fenêtre correspondante par l'intermédiaire d'excroissances locales faisant saillie de ces bords et en appui forcé sur la broche. Les parties en forme de pointe de chaque plaquette et du revêtement sont alignées et situées dans un même plan. Le revêtement conducteur comprend une fenêtre rectangulaire entourant de façon espacée les autres broches conductrices, chaque bord de la fenêtre définissant la longueur de celle-ci comportant les parties en forme de pointe situées en regard respectivement des parties en forme de pointe des plaquettes conductrices. Le revêtement conducteur comprend en outre sur son bord périphérique externe un certain nombre de parties en forme de pointe contactant la face interne métallisée du boîtier du connecteur. Le revêtement et les plaquettes sont fixés par collage sur la plaque de support qui est fixée au fond du boîtier du connecteur. Le revêtement, les plaquettes et leurs parties en forme de pointe sont réalisés par découpage de plaques métalliques ou par un procédé habituel de réalisation de circuits électroniques tels que le vernis photosensible. De préférence, l'intervalle séparant deux parties en forme de pointe est d'environ 0,5 mm correspondant à une tension disruptive de 1,5 kV. Le connecteur électrique constitue une prise de diagnostic présente sur un véhicule et reliée à des calculateurs embarqués par les différents conducteurs précités permettant d'accéder aux mémoires des calculateurs dont les contenus doivent être examinés. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - La figure 1 est une vue en coupe horizontale d'un véhicule au niveau de l'emplacement agrandi de la prise de diagnostic conforme à l'invention ; La figure 2 est une vue de face agrandie du connecteur de l'invention suivant la flèche II de la figure 1. La figure 3 est une vue en section agrandie suivant la ligne III-III de la figure 2 et représentant la broche de masse du connecteur de l'invention ; - La figure 4 est une vue de face en coupe agrandie d'une partie du connecteur de la figure 2 ; et - La figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne brisée V-V de la figure 4. En se reportant aux figures, la référence 1 désigne un véhicule automobile représenté schématiquement et sur lequel sont embarqués un certain nombre de calculateurs tels que par exemple le calculateur 2 du moteur du véhicule, le calculateur 3 de carrosserie du véhicule, le calculateur 4 de protection des occupants du véhicule et le calculateur 5 de climatisation de ce véhicule. Un connecteur 6 constituant une prise dite de diagnostic est fixé à la planche de bord du véhicule dont l'une 7 des parois de support du connecteur 6 est représentée en coupe horizontale. A ce connecteur peut se brancher un autre connecteur (non représenté) permettant à une personne, par exemple d'un réseau après-vente ou d'une autorité réglementaire, d'accéder aux contenus des mémoires des calculateurs 2 à 5 pour contrôler, par exemple, l'état du dispositif antipollution du véhicule. Le connecteur 6 est du type comprenant un certain nombre de broches métalliques conductrices logées dans le boîtier 8 du connecteur réalisé en un matériau électriquement isolant, tel que du plastique rigide, l'une (9) des broches étant reliée à la masse constituée par la caisse du véhicule par l'intermédiaire d'un fil conducteur 10, tandis que les autres broches 11 sont reliées par différents fils conducteurs 12 comme schématisé en figure 1 aux différents calculateurs 2 à 5 pour véhiculer sur ceux-ci divers signaux d'information. Selon l'invention, le dispositif permettant de protéger contre des décharges électrostatiques le connecteur électrique et d'empêcher ainsi de véhiculer aux calculateurs 2 à 5 des tensions électrostatiques élevées destructrices de ceux-ci et provenant de charges d'électricité statique portées par l'opérateur appliquées sur au moins l'une des broches 11, comprend, logée sur le fond 8a du boîtier 8 du connecteur 6, une plaque rigide de support 13 en un matériau électriquement isolant, tel que du plastique, à travers laquelle les broches 9, 11 font saillie dans le boîtier 8, un revêtement 14 de forme générale rectangulaire en un matériau électriquement conducteur, tel que du métal, et déposé sur la plaque de support 13 en étant en contact électrique avec la broche de masse 9 tout en entourant de façon espacée, c'est-àdire sans les contacter, les autres broches 11. Le dispositif de protection comprend en outre un certain nombre de plaquettes rectangulaires 15 réalisées en un matériau électriquement conducteur, tel que du métal, et déposées sur la plaque de support 13 du même côté que le revêtement 14 et dans le même plan que celuici en étant en contact électrique respectivement avec les broches 11. Chaque plaquette 15 est séparée du revêtement 14, c'est-à-dire non en contact avec celui-ci, et comporte deux parties opposées 16 en forme de pointe faisant saillie de chaque côté constituant la longueur de la plaquette 15 en étant sensiblement alignées. Chaque partie en forme de pointe 16 d'une plaquette 15 est située en regard d'une partie en forme de pointe 17 du revêtement 14 de façon à définir entre les deux parties en forme de pointe 16,17 un éclateur dans l'air permettant d'empêcher l'application à la broche 11, associée à la plaquette 15, d'une tension supérieure à la tension disruptive définie par l'intervalle entre les deux parties 16,17, lorsqu'un doigt d'une personne contacte la broche 11. De préférence, l'intervalle entre deux parties en forme de pointe 16,17 est d'environ 0,5 mm correspondant à une tension disruptive dans l'air d'environ 1,5 kV. La broche conductrice de masse 9 traverse une fenêtre de forme conjuguée 18 du revêtement conducteur 14, tandis que les broches conductrices 11 traversent des fenêtres de forme conjuguée 19 respectivement des plaquettes conductrices 15. Chaque broche conductrice 11 est en contact avec deux bords opposés définissant la longueur de la fenêtre correspondante 19 par l'intermédiaire de deux excroissances locales 20 faisant saillie de ces bords et étant en appui forcé sur la broche 11. Cet appui peut s'effectuer par déformation élastique des excroissances 20 sur la broche 11 lors de son introduction à travers la fenêtre 19. Le revêtement conducteur 14 comprend au moins une fenêtre rectangulaire 21 entourant de façon espacée sans les contacter au moins deux plaquettes 15. Selon la configuration représentée à la figure 2 où deux paires de broches 11 sont situées de part et d'autre de la broche de masse centrale 9 en étant alignées avec cette dernière suivant la longueur du connecteur 6, le revêtement 14 comprend deux fenêtres rectangulaires distinctes 21, chacune entourant deux plaquettes 15 associées respectivement à deux broches conductrices 11 avec la broche de masse 9 située à égale distance entre les deux fenêtres 21. Le revêtement conducteur 14 comprend en outre sur son bord périphérique externe un certain nombre de parties en forme de pointe 22 contactant la face interne métallisée du boîtier 8 du connecteur. Comme cela ressort mieux de la figure 5, les parois latérales du boîtier 8 du connecteur 6 sont recouvertes d'un revêtement métallique 23 dont fait partie la surface métallisée sur laquelle viennent en contact les parties formant pointe 22 qui font saillie aussi bien de chaque côté constituant la longueur du revêtement 14 que de chaque côté constituant la largeur de celui-ci. De préférence, le revêtement 14 et chaque plaquette 15 sont fixés par collage sur la plaque de support 13, la fixation de cette dernière au boîtier 8 s'effectuant de façon appropriée, par exemple également par collage, et sont réalisés, avec leurs parties en forme de pointe, par découpage de plaques métalliques en tôle ou par un procédé habituel de réalisation de circuits électroniques tel que le vernis photosensible, utilisé dans le domaine des circuits imprimés. Lorsque le doigt d'une personne contacte le boîtier 8 et la surface métallique 23 de celui-ci, la continuité électrique avec la broche de masse 9 reliée au fil conducteur 10 et assurée par le revêtement 14, permet d'éliminer les charges électriques. Si le doigt de la personne contacte l'une des broches 11 sans contacter la surface métallique 23, la tension sur cette broche ne peut dépasser la tension disruptive de l'intervalle entre parties en forme de pointe 16,17. Un arc électrique s'amorce immédiatement et, par le fil conducteur correspondant 12, il n'arrive au calculateur relié à cette broche 11 qu'une tension inférieure à la tension disruptive supportée sans dommage par l'entrée de ce calculateur. Le dispositif ci-dessus décrit de l'invention permet de réaliser une protection efficace des lignes de calculateurs embarqués sur un véhicule automobile au niveau de la prise de diagnostic en prévoyant un éclateur dans l'air au niveau de chaque broche conductrice autre que celle reliée à la masse. Un tel dispositif, de par ses composants, est peu coûteux et relativement simple. REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection contre des décharges électrostatiques d'un connecteur électrique (6) à broches métalliques conductrices (9,11) logées dans un boîtier électriquement isolant (8), l'une (9) des broches étant reliée à un conducteur de masse (10) et les autres broches (11) étant reliées par des conducteurs (12) à un appareil électrique ou électronique (3-5), tel qu'un calculateur de bord d'un véhicule automobile, pour véhiculer vers l'appareil et depuis celui-ci des signaux d'informations, caractérisé en ce qu'il comprend, logés dans le boîtier du connecteur, une plaque de support (13) en matériau électriquement isolant à travers laquelle font saillie les broches conductrices (9,11), un revêtement (14) en matériau électriquement conducteur déposé sur la plaque de support (13) en étant en contact électrique avec la broche de masse (9) et entourant de façon espacée les autres broches (11), et des plaquettes (15) en matériau électriquement conducteur déposées sur la plaque de support (13) en étant en contact électrique respectivement avec les autres broches (11) et séparées du revêtement en matériau conducteur (14), chaque plaquette conductrice (15) comportant au moins une partie en forme de pointe (16) située en regard d'une partie en forme de pointe (17) du revêtement conducteur (14) de façon à définir entre elles un éclateur dans l'air permettant d'empêcher l'application à la broche correspondante (11) d'une tension supérieure à la tension disruptive définie par l'intervalle entre les deux parties formant pointe (16,17), lorsque qu'un doigt d'une personne contacte cette broche. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque plaquette conductrice (15) comprend deux parties opposées en forme de pointe (16) faisant saillie de chaque côté de la plaquette (15). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la broche conductrice de masse (9) traverse une fenêtre de forme conjuguée (18) du revêtement conducteur (14) et les autres broches (11) traversent des fenêtres de forme conjuguée (19) respectivement des plaquettes conductrices (15), chaque broche (9,11) étant en contact avec au moins l'un des bords de la fenêtre correspondante (18,19). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque broche conductrice (11) est en contact avec deux bords opposés de la fenêtre correspondante (19) par l'intermédiaire d'excroissances locales (20) faisant saillie de ces bords et en appui forcé sur la broche (11). 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les parties en forme de pointe (16, 17) de chaque plaquette (15) et du revêtement (14) sont alignées et situées dans un même plan. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement conducteur (14) comprend une fenêtre rectangulaire (21) entourant de façon espacée les autres broches conductrices (11), chaque bord de la fenêtre (21) définissant la longueur de celle-ci comportant les parties en forme de pointe (17) situées en regard respectivement des parties en forme de pointe (16) des plaquettes conductrices (15). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le revêtement conducteur (14) comprend en outre sur son bord périphérique externe un certain nombre de parties en forme de pointe (22) contactant la face interne métallisée du boîtier (8) du connecteur (6). 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement (14) et les plaquettes (15) sont fixés par collage sur la plaque de support (13) qui est fixée au fond du boîtier (8) du connecteur. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement (14), les plaquettes (15) et leurs parties en forme de pointe sont réalisés par découpage de plaques métalliques ou par un procédé habituel de réalisation de circuits électroniques tel que le vernis photosensible. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'intervalle séparant deux parties en forme de pointe (16,17) est d'environ 0,5 mm correspondant à une tension disruptive de 1,5 kV. 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le connecteur électrique (6) constitue une prise de diagnostic présente sur un véhicule et reliée à des calculateurs embarqués (2-5) par les différents conducteurs (12) précités permettant d'accéder aux mémoires des calculateurs dont les contenus doivent être examinés.