Brevet FR2846475A1 — publié le 20040430

La présente invention concerne un dispositif de protection contre des décharges électrostatiques des lignes électriques raccordées à un connecteur électrique du type à douilles 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 10 courant dans la vie ordinaire, est très redoutée dans le domaine de l'automobile par ses effets sur les différents organes ou appareils électriques d'équipement. Ainsi, les tensions électrostatiques atteintes par des personnes chargées d'électricité statique et quittant un véhicule 15 ou entrant dans celuici pouvant être de l'ordre de kv ou plus, sont telles qu'elles endommagent de façon irréversible les organes ou appareils électriques recevant de telles tensions. Ces organes électriques ou électroniques sont 20 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 comporte en outre une 25 ligne reliée à la masse constituée par la caisse du véhicule. En cas d'une intervention, par exemple par le réseau aprèsvente ou des autorités réglementaires pour contrôler l'état du dispositif anti-pollution du véhicule, un connecteur particulier est branché sur la 30 prise ou connecteur de diagnostic. Lors du positionnement de ce connecteur 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 douilles métalliques conductrices de la prise de diagnostic et par 35 conséquent envoyer directement au calculateur des charges d'électricité statique portées par l'opérateur susceptibles d'endommager le calculateur. La présente invention a pour but de réaliser une protection efficace des lignes de calculateurs embarqués au niveau de la prise de diagnostic. A cet effet, l'invention propose un dispositif de 5 protection contre des décharges électrostatiques des lignes électriques raccordées à un connecteur électrique à douilles métalliques conductrices immobilisées dans un boîtier électriquement isolant, l'une des douilles étant reliée à un conducteur de masse et les autres douilles 10 étant reliées par des conducteurs à un appareil électrique ou 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 que la face frontale du connecteur de 15 laquelle débouchent les douilles est recouverte d'un revêtement en un matériau électriquement conducteur isolé électriquement des douilles reliées audit appareil et relié à une partie de liaison en un matériau électriquement conducteur s'étendant à partir du 20 revêtement conducteur dans le boîtier pour constituer une zone de contact avec au moins une partie de paroi latérale de la douille reliée à la masse de façon à écouler vers la masse les charges électriques portées par un opérateur ayant contacté le revêtement conducteur sans 25 que celles-ci ne repartent vers les lignes du ou des calculateur(s). Avantageusement, les douilles étant disposées selon deux rangées, elles sont immobilisées respectivement dans des logements réalisés le long de chaque paroi latérale 30 du boîtier du connecteur transversalement à celle-ci par une pièce formant clé de double verrouillage en matériau électriquement isolant fixée dans le boîtier en s'étendant entre les deux rangées de douilles pour les verrouiller axialement relativement au boîtier, et le 35 revêtement conducteur est déposé sur la paroi frontale de la pièce formant clé de double verrouillage, la paroi frontale comportant des perçages disposés respectivement au-dessus des douilles coaxialement à celles-ci pour permettre l'introduction de broches de contact d'un autre connecteur et une découpe s'étendant transversalement vers l'une des parois latérales du boîtier à partir du 5 perçage situé au-dessus de la douille reliée à la masse pour permettre le passage de la partie de liaison du revêtement conducteur à cette douille de sorte que la partie de liaison en forme de petite bande conductrice s'étende dans le boîtier suivant la face du fond de la 10 découpe parallèle et opposée à la paroi latérale de ce boîtier et une partie de paroi latérale de la pièce formant clé de double verrouillage située en-dessous de la paroi frontale et en regard de la partie de paroi latérale de la douille de masse. La pièce formant clé de double verrouillage présente en section transversale approximativement la forme d'un T, dont la partie constituant la jambe est engagée dans le boîtier pour maintenir axialement les douilles et la partie transversale constitue la paroi 20 frontale en appui sur le bord délimitant l'ouverture d'entrée du boîtier et chaque douille est maintenue axialement dans le boîtier d'une part par un épaulement de la paroi latérale de la partie formant jambe situé audessus de l'extrémité libre de la douille et d'autre part 25 par une lance de verrouillage solidaire du fond du boîtier en s'étendant entre la paroi latérale de la partie formant jambe et la douille de façon que la partie formant jambe maintienne un ergot de la lance de verrouillage au travers d'une fenêtre de la paroi 30 latérale de la douille pour empêcher un déplacement axial de cette dernière vers le fond du boîtier. Les lances de verrouillage sont disposées respectivement dans des logements latéraux de la partie formant jambe de la clé de double verrouillage et situés 35 en face des logements des douilles réalisés dans la paroi latérale opposée du boîtier. Le revêtement conducteur est déposé par un procédé de métallisation ou par thermocollage. La douille de masse est reliée à la masse par un conducteur de relativement courte longueur. Le connecteur à douilles est fixé à la caisse d'un véhicule automobile et constitue une prise de diagnostic reliée par les conducteurs à un ou plusieurs calculateurs embarqués. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, 10 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 15 lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe transversale suivant la ligne I-I de la figure 2 d'un connecteur électrique à douilles conforme à l'invention; la figure 2 est une vue de dessus suivant la 20 flèche II de la figure 1; et - la figure 3 est une vue agrandie de la partie cerclée en III de la figure 1. Le dispositif représenté aux figures 1 à 3 peut s'appliquer à la protection contre des décharges 25 électrostatiques d'un allumeur pyrotechnique pour sac gonflable utilisé dans la protection des occupants d'un véhicule automobile, mais il est bien entendu que ce dispositif peut s'appliquer à tout autre type d'appareil électrique ou électronique devant être protégé 30 efficacement contre des décharges électrostatiques portées par un opérateur en train d'effectuer le branchement d'un connecteur électrique à l'appareil pour permettre son alimentation ou sa commande. Ainsi, le dispositif peut être également utilisé 35 pour protéger contre des décharges électrostatiques des calculateurs embarqués sur le véhicule, tels que par exemple le calculateur du moteur du véhicule, le calculateur de carrosserie du véhicule, le calculateur de protection des occupants du véhicule et le calculateur de climatisation de ce véhicule. Dans ce cas, le connecteur électrique représenté 5 aux figures constitue une prise dite de diagnostic qui est située dans la zone de la planche de bord du véhicule et sur laquelle peut se brancher un autre connecteur (non représenté) permettant à une personne, par exemple d'un réseau aprèsvente ou d'une autorité réglementaire, 10 d'accéder aux contenus des mémoires des calculateurs pour contrôler, par exemple, l'état du dispositif antipollution du véhicule. Le connecteur électrique comprend un corps ou boîtier 1 en un matériau électriquement isolant, tel que 15 du plastique rigide, dans lequel sont fixées des douilles métalliques conductrices 2 destinées à recevoir les broches respectives de l'autre connecteur. Comme représenté en figure 1, l'une des douilles 2 est reliée à la masse, qui est constituée par la caisse 20 du véhicule, par l'intermédiaire d'un fil conducteur 3, tandis que les autres douilles 2 sont reliées par différents fils conducteurs 4 aux différents calculateurs embarqués pour véhiculer sur ceux-ci les divers signaux d'information. Selon l'invention, la face frontale 5 du connecteur de laquelle débouchent les douilles 2 est recouverte d'un revêtement 6 en un matériau électriquement conducteur, tel que du métal, et isolé électriquement des douilles 2 reliées au calculateur par les fils conducteurs 4, le 30 revêtement conducteur 6 étant relié à une partie de liaison 7 en un matériau électriquement conducteur, de préférence sous forme d'une petite bande, s'étendant à partir de ce revêtement dans le boîtier 1 pour constituer une zone de contact avec au moins une partie de paroi 35 latérale de la douille 2 reliée à la masse de façon à écouler vers la masse les charges portées par un opérateur chargé d'électricité statique lorsqu'il touche le revêtement conducteur 6. De préférence, le revêtement conducteur 6 est déposé sur la paroi frontale 8b d'une pièce 8 formant clé 5 de double verrouillage des douilles 2 dans le boîtier 1 du connecteur. La clé de double verrouillage 8 est réalisée en un matériau électriquement isolant et est fixée dans le boîtier 1 en s'étendant entre deux rangées de douilles 2 10 pour bloquer les lances de verrouillage 9 dont le râle sera explicité plus loin. Les douilles 2 des deux rangées sont disposées en regard les unes des autres et les douilles d'une même rangée sont logées partiellement respectivement dans des 15 logements la réalisés le long de la paroi latérale correspondante du boîtier 1 transversalement à cette paroi, c'est-à-dire perpendiculairement à la paroi de fond lb du boîtier 1 traversée par les fils conducteurs 3, 4. La pièce formant clé de double verrouillage 8 présente en section transversale approximativement la forme d'un T, dont la partie constituant la jambe 8a est engagée dans le boîtier 1 pour maintenir axialement les douilles 2 et la partie transversale 8b constitue la 25 paroi frontale du connecteur en appui sur le bord délimitant l'ouverture d'entrée du boîtier 1 à travers laquelle s'encastre la pièce 8. Le revêtement conducteur 6 est déposé sur la face frontale 5 de la paroi 8b de la pièce 8. Chaque douille 2 est maintenue axialement dans le boîtier 1 d'une part par un épaulement 8al de la paroi latérale correspondante de la partie formant jambe 8a de la pièce 8 et situé au-dessus de l'extrémité libre de la douille 2 sans, bien entendu, gêner l'introduction de la 35 broche correspondante dans cette douille et d'autre part par une lance de verrouillage 9 solidaire du fond lb du boîtier 1 en s'étendant entre la paroi latérale de la partie formant jambe 8a de la pièce 8 et la paroi latérale de la douille 2 de façon que la partie formant jambe 8a maintienne un ergot 10, solidaire de la lance de verrouillage 9 en partie supérieure de celle-ci, au 5 travers d'une fenêtre 2a de la paroi latérale de la douille 2. Ainsi, l'épaulement 8al empêche le déplacement vers le haut dans le boîtier 1 de la douille correspondante 2 si l'on considère les figures 1 et 3 et l'ergot 10 de la lance 9 empêche le déplacement vers le 10 bas dans ce boîtier de la douille 2. Chaque lance de verrouillage 9 est disposée dans un logement latéral de la partie formant jambe 8a de la pièce 8 et qui est situé en regard du logement la de la douille correspondante 2, l'ergot 10 comportant un 15 épaulement lOa situé en-dessous de l'épaulement 8al parallèlement à celuici et sur lequel vient en butée le bord supérieur de la fenêtre 2a de la douille 2. De préférence, les lances de verrouillage 9 sont intégralement moulées avec le boîtier 1 en faisant 20 saillie perpendiculairement du fond lb de celui-ci. La paroi frontale 8b de la pièce 8 et la partie supérieure de cette dernière située en-dessous de la paroi 8b comportent plusieurs orifices 8c disposés respectivement au-dessus des douilles 2 coaxialement à 25 celles-ci pour permettre l'introduction des broches de l'autre connecteur dans leurs douilles respectives 2. L'orifice 8c situé au-dessus de la douille 2 raccordée à la masse est prolongé dans sa partie située au travers de la paroi frontale 8b de la pièce 8 par une 30 découpe 8d s'étendant vers la paroi latérale correspondante du boîtier 1 transversalement à celle-ci. La découpe 8d est aménagée de façon à permettre le passage de la petite bande métallique de liaison 7 partant du revêtement conducteur 6 perpendiculairement 35 en-dessous de celui-ci pour suivre le fond plat 8dl de la découpe 8d parallèle et opposé à la paroi latérale du boîtier 1 et la paroi latérale correspondante de l'orifice 8c prolongeant la paroi 8d1. La bande 7 suit également l'épaulement correspondant 8al de la pièce 8 pour s'étendre ensuite parallèlement à la partie supérieure de la paroi latérale de la douille 2 le long 5 d'une partie de la paroi latérale de la jambe 8a de la pièce 8. Le cas échéant, la petite bande métallique 7 est repliée à angle droit à son extrémité inférieure pour se rabattre sur le bord supérieur transversal du logement latéral de la lance de verrouillage correspondante 9. Chaque douille 2 peut également être retenue axialement vers le haut dans son logement la de la paroi latérale du boîtier 1 par un épaulement supérieur lal situé au-dessus de l'extrémité libre de la douille et opposé à l'épaulement 8al. En fait, le verrouillage normal est réalisé par les lances de verrouillage 9, chaque douille 2 étant maintenue entre l'épaulement lal du logement la et l'épaulement lOa de l'ergot 10 de la lame 9. Cependant, un effort important exercé vers le bas en considérant les 20 figures risque de provoquer le flambage de la lance 9 et l'extraction de la douille 2; la présence de la pièce 8 assure par conséquent un maintien qui rend ce flambage quasiment impossible. La pièce 8 formant clé de double verrouillage peut 25 être verrouillée dans le boîtier 1 du connecteur par deux ergots (non représentés) faisant saillie respectivement des deux parois en bout de la pièce 8 perpendiculaires à ses parois latérales et s'encliquetant respectivement dans deux perçages conjugués de retenue réalisés dans les 30 deux parois en bout du boîtier 1 du connecteur. Lorsqu'un opérateur chargé d'électricité statique présente son doigt ou un outil sur la face frontale du connecteur, un arc électrique prend naissance avec le revêtement métallique 6 et le courant électrique 35 correspondant circule dans la bande de liaison conductrice 7 vers la masse au travers de la douille associée 2 pour évacuer les charges électriques portées par l'opérateur et ne pas leur faire emprunter les conducteurs 4 qui les conduiraient vers les calculateurs en l'absence du revêtement conducteur 6 et de la bande de liaison 7 avec la douille 2 reliée à la masse. Pour une bonne protection contre les décharges électrostatiques, la longueur du conducteur 3 entre la douille 2 et la masse doit être la plus courte possible et une distance suffisante doit être laissée entre le sommet des douilles 2 et le revêtement conducteur 6, 10 c'est-à-dire que les douilles 2 doivent être en retrait de façon isolée dans le boîtier 1 en-dessous du revêtement 6, pour éviter tout arc électrique entre le revêtement 6 et les douilles 4 en cas de très forte décharge à partir d'un outil métallique appliqué sur ce 15 revêtement. De la sorte, les agressions capacitives des conducteurs 4 des autres douilles sont extrêmement limitées. Le revêtement conducteur 6 peut être déposé par un procédé de métallisation ou par thermocollage. Dans ce dernier cas, la découpe 8d de la pièce 8 formant clé de double verrouillage permet à l'outil de collage de disposer la bande métallique conductrice 7 le long de la zone de contact avec la douille de masse 2. Il est à noter que la mise à la masse de 25 l'opérateur ne nécessite pas obligatoirement un contact physique entre la douille de masse 2 et la petite bande conductrice 7 puisqu'un arc électrique pourra se créer entre la bande 7 et la douille de masse 2 en l'absence d'un tel contact, pour propager le courant de décharge. Le dispositif ci-dessus décrit de l'invention permet donc de protéger efficacement les calculateurs embarqués sur un véhicule automobile au niveau de la prise de diagnostic dans le cadre d'une telle application. Dans l'application à un allumeur 35 pyrotechnique pour sac gonflable, tout actionnement accidentel de l'allumeur est évité par le dispositif de l'invention. Ce dispositif est peu coteux et d'une conception relativement simple. REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection contre des décharges 5 électrostatiques des lignes électriques raccordées à un connecteur électrique à douilles métalliques conductrices (2) immobilisées dans un boîtier électriquement isolant (1), l'une des douilles (2) étant reliée à un conducteur de masse (3) et les autres douilles (2) étant reliées par 10 des conducteurs (4) à un appareil électrique ou électronique, tel qu'un calculateur de bord d'un véhicule automobile, pour véhiculer vers l'appareil et depuis celui- ci des signaux d'information, caractérisé en ce que la face frontale (5) du connecteur sur laquelle 15 débouchent les douilles (2) est recouverte d'un revêtement (6) en un matériau électriquement conducteur isolé électriquement des douilles (2) reliées audit appareil et relié à une partie de liaison (7) en un matériau électriquement conducteur s'étendant à partir du 20 revêtement conducteur (6) dans le boîtier (1) pour constituer une zone de contact avec au moins une partie de paroi latérale de la douille (2) reliée à la masse de façon à écouler vers la masse les charges électriques portées par un opérateur ayant contacté le revêtement 25 conducteur (6) sans que celles-ci se reportent vers les lignes du ou des calculateur(s). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les douilles (2) étant disposées selon deux rangées, elles sont immobilisées respectivement dans des 30 logements (la) réalisés le long de chaque paroi latérale du boîtier (1) du connecteur transversalement à celle-ci par une pièce formant clé de double verrouillage (8) en matériau électriquement isolant fixée dans le boîtier (1) en s'étendant entre les deux rangées de douilles (2) pour 35 les verrouiller axialement relativement au boîtier (1), et en ce que le revêtement conducteur (6) est déposé sur la paroi frontale (8b) de la pièce formant clé de double verrouillage (8), la paroi frontale comportant des perçages (8c) disposés respectivement au-dessus des douilles (2) coaxialement à celles-ci pour permettre l'introduction de broches de contact d'un autre 5 connecteur et une découpe (8d) s'étendant transversalement vers l'une parois latérales du boîtier (1) à partir du perçage (8c) situé au-dessus de la douille (2) reliée à la masse pour permettre le passage de la partie de liaison (7) du revêtement conducteur (6) 10 à cette douille de sorte que la partie de liaison (7), en forme de petite bande conductrice, s'étende dans le boîtier (1) suivant la face du fond de la découpe (8c) parallèle et opposée à la paroi latérale de ce boîtier et une partie de paroi latérale de la pièce formant clé de 15 double verrouillage (8) située en-dessous de la paroi frontale (8b) et en regard de la partie de paroi latérale de la douille de masse (2). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce formant clé de double verrouillage (8) 20 présente en section transversale approximativement la forme d'un T, dont la partie constituant la jambe (8a) est engagée dans le boîtier (1) pour maintenir axialement les douilles (2) et la partie transversale (8b) constitue la paroi frontale en appui sur le bord délimitant 25 l'ouverture d'entrée du boîtier (1) et en ce que chaque douille (2) est maintenue axialement dans le boîtier (1) d'une part par un épaulement (8al) de la paroi latérale de la partie formant jambe (8a) situé au-dessus de l'extrémité libre de la douille (2) et d'autre part par 30 une lance de verrouillage (9) solidaire du fond (lb) du boîtier (1) en s'étendant entre la paroi latérale de la partie formant jambe (8a) et la douille (2) de façon que la partie formant jambe (8a) maintienne un ergot (10) de la lance de verrouillage (9) au travers d'une fenêtre 35 (2a) de la paroi latérale de la douille (2) pour empêcher un déplacement axial de cette dernière vers le fond du boîtier (1). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les lances de verrouillage (9) sont disposées respectivement dans des logements latéraux de la partie formant jambe (8a) de la clé de double verrouillage (8) 5 et situés en face des logements (la) des douilles (2) réalisés dans la paroi latérale opposée du boîtier (1). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement conducteur (6) est déposé par un procédé de métallisation 10 ou par thermocollage. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la douille de masse (2) est reliée à la masse par un conducteur (3) de relativement courte longueur. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le connecteur à douilles (2) est fixé à la caisse d'un véhicule automobile et constitue une prise de diagnostic reliée par les conducteurs précités (4) à un ou plusieurs 20 calculateurs embarqués.