Brevet FR2920069A1 — publié le 20090220

Dispositif de riqidification de cartes électroniques aptes à être insérées dans un tiroir, tiroir et carte électronique comportant un tel dispositif de riqidification. L'invention concerne un dispositif de rigidification de cartes électroniques destinées à être insérées dans un tiroir, une carte électronique et le tiroir aptes à recevoir le dispositif de rigidification, le tiroir comportant deux flancs latéraux, deux poutres supérieures et deux poutres inférieures disposées longitudinalement respectivement entre les coins supérieurs et inférieurs des deux flancs latéraux, au moins un guide-carte supérieur et un guide-carte inférieur disposés à la verticale en regard l'un de l'autreä fixés radialement respectivement aux poutres supérieures et inférieures, la ou les cartes électroniques destinées à être insérées dans le tiroir entre les guides-cartes comprenant au moins un raidisseur. Il est connu du document FR 2 728 427 (figure la) un dispositif pour rigidifier mécaniquement des cartes électroniques. Ce dispositif comprend plusieurs raidisseurs horizontaux et verticaux qui sont fixés sur la carte et assurent sa rigidité dans un environnement soumis à des vibrations et des chocs répétés. Grâce aux progrès de la miniaturisation des composants électronique, le nombre de composants électroniques disposés sur les cartes électroniques s'est multiplié. Le dispositif de rigidification de l'art antérieur présente alors l'inconvénient de former une barrière physique contre les échanges de chaleur en convection naturelle dus aux très nombreux composants, qui font augmenter significativement la température à l'intérieur du tiroir. Cette augmentation de température est la cause de nombreuses pannes qui nécessitent autant d'opérations de maintenance. L'ajout d'un ventilateur pour chasser efficacement la chaleur est une solution coûteuse et peu fiable, nécessitant par exemple de doubler la fonction ventilation en cas de panne d'un ventilateur. Le dispositif de la présente invention vise à résoudre les inconvénients des dispositifs de rigidification des cartes électroniques de l'art antérieur. Conformément à l'invention, le dispositif de rigidification des cartes électroniques est du type précité, le tiroir comprenant deux flancs latéraux, deux poutres supérieures et deux poutres inférieures disposées longitudinalement respectivement entre les coins supérieurs et inférieurs des deux flancs latéraux, au moins un guide-carte supérieur et un guide-carte inférieur fixés respectivement radialement sur les poutres supérieures et sur les poutres inférieures, apte à recevoir une carte électronique, le dispositif de rigidification comprenant au moins un premier raidisseur destiné à être fixé dans la partie médiane de la ou chaque carte électronique caractérisé en ce qu'il comprend un second raidisseur destiné à être fixé longitudinalement entre les deux poutres supérieures du tiroir, et un troisième raidisseur destiné à être fixé longitudinalement entre les deux poutres inférieures du tiroir . Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de rigidification de l'invention possède également la caractéristique suivante : -les second et troisième raidisseurs sont en acier, aluminium ou plastique. L'invention concerne également un tiroir et au moins une carte électronique comprenant un dispositif de rigidification comprenant deux flancs latéraux, deux poutres supérieures, deux poutres inférieures disposées longitudinalement respectivement entre les coins supérieurs et inférieurs des deux flancs latéraux, au moins un guide-carte supérieur et un guide-carte inférieur fixés respectivement radialement sur les poutres supérieures et sur les poutres inférieures, apte à recevoir une carte électronique, et caractérisé en ce qu'un second raidisseur est disposé longitudinalement entre les deux poutres supérieures, en ce qu'un troisième raidisseur est disposé longitudinalement entre les deux poutres inférieures, et en ce que les second et troisième raidisseurs sont liées mécaniquement et rigidement aux guide-cartes. Selon d'autres modes de réalisation, le tiroir et la au moins une carte électronique selon l'invention possèdent l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison : les guide-cartes sont liées mécaniquement et rigidement aux poutres - les second et troisième raidisseurs sont disposés sensiblement à distance égale entre les poutres et parallèlement aux poutres supérieures et inférieures ; L'invention concerne également une carte électronique apte à être insérée dans un tiroir selon l'invention, caractérisée en ce qu'elle ne comporte qu'un raidisseur disposé dans la partie médiane de la carte et formant un angle de plus ou moins 5 avec les bords supérieur ou inférieur de la carte. Dans un autre mode de réalisation, la carte électronique selon l'invention comporte la caractéristique suivante : - elle comporte au plus deux raidisseurs, - un premier raidisseur disposé dans la partie médiane de la carte et formant un angle de plus ou moins 20 avec les bords supérieur ou inférieur de la carte (1), 10 - un deuxième raidisseur fixé perpendiculairement aux bords supérieur et inférieur de la carte. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description des modes de réalisation du dispositif de rigidification, 15 description faite en liaison avec les dessins dans lesquels: - la figure la est une vue latérale d'une carte électronique de l'art antérieur, - la figure 1 b est une vue latérale d'un tiroir apte à recevoir une carte électronique de l'art antérieur, - la figure 2 est une vue latérale d'une carte électronique et du tiroir 20 conformes à l'invention comprenant un dispositif de rigidification conforme à l'invention, la figure 3 est une vue en coupe selon la coupe A-A de la figure 2. - Les figures 4a, 4b, 4c et 4d sont des vues latérales d'une carte électronique comprenant un dispositif de rigidification selon des variantes 25 de l'invention. La figure la est une vue schématique d'une carte électronique de l'art antérieur cité préalablement comprenant un dispositif de rigidification de l'art antérieur. Une carte électronique 1' est représentée en position verticale, en face d'un tiroir 30 2' dans lequel elle s'insère. Cette carte comprend quatre raidisseurs, trois raidisseurs horizontaux 10, 12, 14 et un raidisseur vertical 16, liés à la carte 1' par plusieurs liaisons mécaniques 18a, en général des vis (elles sont représentées schématiquement par des cercles noirs pleins). La fonction des raidisseurs est de rigidifier mécaniquement la carte lorsque celle-ci est soumise à des vibrations et des 4 chocs répétés (dans le cas de cartes embarquées dans un véhicule ferroviaire, un bâtiment naval ou un engin aéronef) et de protéger les composants électroniques montées sur la carte. Les points de liaison sur les raidisseurs horizontaux sont en général choisis pour rigidifier la partie centrale de la carte, zone fragile. Les raidisseurs horizontaux sont reliés au raidisseur vertical 16 ainsi qu'à des connecteurs 20 pour assurer un cadre rigide. Les connecteurs 20 sont disposés en face avant de la carte, l'avant étant défini par le sens d'insertion de la carte dans le tiroir dans la direction de la flèche F. La figure 1 b représente un tiroir 2' susceptible de recevoir au moins une carte électronique 1' de l'art antérieur. Le tiroir 2' comporte deux flancs latéraux 22, deux poutres supérieures 24 et deux poutres inférieures 26. Les poutres 24, 26 sont disposées longitudinalement respectivement entre les coins supérieurs et inférieurs des deux flancs latéraux 22 pour former la structure du tiroir. Pour guider et maintenir la ou les cartes électroniques 1' à l'intérieur du tiroir 2', au moins un guide-carte supérieur 28 et un guide-carte inférieur 30 sont disposés à la verticale en regard l'un de l'autre. Ils sont fixés dans le tiroir 2' radialement respectivement sur les poutres supérieures 24 et inférieures 26 par des liaisons mécaniques 18b, généralement par des vis (ces liaisons sont représentées schématiquement par des cercles noirs pleins). Les guides-cartes sont en général en matière plastique. Une carte mère 32 est fixée à l'intérieur du tiroir 2' par des liaisons mécaniques rigides sur les poutres avant supérieures 24 et inférieures 26. Des connecteurs de carte-mère 34 sont montés sur la carte-mère et sont aptes à se connecter électriquement aux connecteurs 20 disposés sur chaque carte électronique 1' insérée dans le tiroir 2' Ainsi, lorsque la ou les cartes électroniques 1' sont insérées dans le tiroir 2', les raidisseurs 10, 12, 14 et 16 ainsi que la connexion des connecteurs 20 et 34 assurent une rigidité mécanique suffisante pour protéger les cartes et leurs composants. La figure 2 est une vue schématique du dispositif de rigidification de cartes électroniques conforme à l'invention. Les éléments identiques à ceux de la figure 1 y sont représentés avec les mêmes références et seuls les éléments nouveaux seront décrits.30 La carte électronique 1 est disposée représentée en position verticale, en face du tiroir 2 dans lequel elle s'insère. Elle ne comporte ici qu'un seul premier raidisseur 12 disposé horizontalement sensiblement dans la partie médiane de la carte, parallèlement à ses bords supérieurs et inférieurs, ce raidisseur étant relié comme précédemment à un raidisseur vertical 16 disposé ici verticalement en extrémité avant de la carte, perpendiculairement aux bords supérieurs et inférieurs de la carte. Le tiroir 2 comprend un second raidisseur 36 disposé longitudinalement entre les deux poutres supérieures 24 et un troisième raidisseur 40 disposé longitudinalement entre les deux poutres inférieures 26. Les second et troisième raidisseurs 36 et 40 sont fixées sur les flancs 22 rigides du tiroir 2. Ils sont également liés mécaniquement et rigidement aux guide-cartes 28, 30 par des liaisons 38 et 42. Les guides-cartes 28, 30 étant liées rigidement aux poutres 2.4 et 26 par des liaisons 18b, le raidissement dans la partie supérieure et inférieure du tiroir 2 est assurée selon le concept du nid d'abeille via les poutres 24, 26 et les flancs 22. En d'autres termes, les efforts s'exerçant sur la carte sont repris d'une part horizontalement par le premier raidisseur 12 et verticalement par le raidisseur vertical 16 et les connecteurs 20 de la carte 1 électriquement connectés aux connecteurs 34 du tiroir, et ils sont repris d'autre part par le tiroir grâce aux second et troisième raidisseurs 36, 40 liés aux poutres 24, 26 via les guide-cartes radiaux 28 et 30. Les second et troisième raidisseurs 36, 40 sont disposés sensiblement à distance égale entre les poutres 24, 26 et parallèlement aux poutres pour une répartition égale des efforts sur les liaisons 38 et 42. Les second et troisième raidisseurs 36, 40 ont une section la plus faible possible en largeur et pouvant être au maximum de la hauteur des poutres 24, 26 de manière à ce que les raidisseurs soient suffisamment rigides mais de section faible en largeur pour permettre à l'air chaud de s'évacuer en passant entre les poutres. Les raidisseurs 36, 40 sont par exemple en : • acier inox : solution très rigide et simple en mise en oeuvre, • aluminium : solution rigide et légère, • plastique : solution moins rigide mais très légère. Le dispositif de rigidification selon l'invention permet de supprimer les raidisseurs horizontaux supérieurs et inférieurs 10 et 14 de la carte 1 de l'art antérieur tout en assurant à la carte de conserver une rigidité suffisante pour résister aux vibrations. II est possible de réaliser plusieurs variantes de mise en oeuvre du dispositif de rigidification. Selon une première variante, comme indiqué en figure 4a, il est possible de supprimer le raidisseur vertical 16. Le dispositif un peu moins rigide mais reste cependant efficace. Selon une seconde variante (fig. 4b), le premier raidisseur 12 est légèrement décalé horizontalement vers le haut ou le bas de telle sorte que l'on réalise sa fixation avant en 16b ou 16c (la fig. 4b ne montre que la fixation en 16c). Cette variante peut être réalisée en combinaison avec ou sans raidisseur vertical 16. Selon d'autres variantes, le premier raidisseur 12 est fixé de manière légèrement oblique avec un angle a inférieur ou égal à 20 par rapport aux bords supérieur ou inférieur de la carte 1, vers le haut ou le bas de la carte de telle sorte que l'on réalise sa fixation avant en 16a ou 16b ou 16c, ceci en gardant (fig. 4c) ou en faisant varier (fig. 4d) la position de la fixation arrière du premier raidisseur 12 par rapport à la mise en oeuvre de la figure 2. Cette variante peut être réalisée en combinaison avec ou sans raidisseur vertical 16. La figure 3 est une vue en coupe selon la coupe A-A de la figure 2 et montre comment s'évacue la chaleur dégagée par les composants (non représentés) montés sur les cartes électroniques 1'. Les composants disposés en partie inférieure du tiroir dégagent de la chaleur qui s'évacue depuis le bas du tiroir vers le haut et qui se divise en deux flux 7 (représentés par les flèches FI et F2) lorsque le flux thermique rencontre le premier raidisseur 12 de la carte électronique 1. L'évacuation se fait ensuite sans autre encombre que la présence du second raidisseur 36 disposé dans la partie supérieure du tiroir 2 (flèche F3). Le dispositif de rigidification selon l'invention ainsi que le tiroir et la carte selon l'invention présentent de multiples avantages. Un premier avantage est que le passage d'air à l'entrée et à la sortie de la carte 10 montée dans le tiroir est doublé du fait de l'absence des raidisseurs des dispositifs de rigidification de l'art antérieur (10, 14), et qu'il est constant. Cela favorise le refroidissement en convection naturelle et permet un gain de température de 2 à 3 C. La fiabilité de la carte est doublée. Le tiroir selon l'invention ne nécessite donc pas de ventilateur coûteux et peu fiable. 15 Un deuxième avantage est le gain en terme de nombre de cartes par tiroir. En effet il faut dans l'état de la technique antérieure , pour garder des performances thermiques en-dessous d'un seuil critique de fiabilité, augmenter le pas entre les cartes. L'invention permet de garder un pas classique et présente donc l'avantage 20 de pouvoir insérer plus de cartes dans un même tiroir qu'une solution de l'art antérieur à performances thermiques identiques. Un troisième avantage est de libérer de la place sur le carte électronique pour y mettre plus de composants ou pour mettre, en partie supérieure et inférieure, des 25 composants de grandes dimensions. Un quatrième avantage est la diminution du nombre de raidisseurs sur chaque carte électronique, ce qui permet de réaliser un gain économique en terme de nombre de pièces à fixer et de main d'oeuvre associée. Un cinquième avantage est la rigidification de la structure du tiroir grâce aux raidisseurs 36 et 40, eux-mêmes reliés aux flancs 22 latéraux du tiroir et aux poutres 24, 26. 30 Un sixième avantage est la rigidification des guide- cartes 28 et 30 grâce aux raidisseurs 36 et 40. En effet, si l'on introduit la carte 1 de manière non parfaitement parallèle au sens indiqué par la flèche F de la figure 2, on exerce un effort qui tord les guide- cartes 28 et 30. Ceci peut faire sortir la carte de son chemin de glissement. Selon l'invention, les raidisseurs 36 et 40 empêchent la torsion des guides- cartes 28 et 30. Revendications 1. Dispositif de rigidification (12, 36, 40) de cartes électroniques (1) aptes à être insérées dans un tiroir (2), le tiroir (2) comprenant deux flancs latéraux (22), deux poutres supérieures (24) et deux poutres inférieures (26) disposées longitudinalement respectivement entre les coins supérieurs et inférieurs des deux flancs latéraux (22), au moins un guide-carte supérieur (28) et un guide-carte inférieur (30) fixés respectivement radialement sur les poutres supérieures (24) et sur les poutres inférieures (26), apte à recevoir une carte électronique (1), le dispositif de rigidification comprenant au moins un premier raidisseur (12) destiné à être fixé dans la partie médiane de la ou chaque carte électronique (1) caractérisé en ce qu'il comprend un second raidisseur (36) destiné à être fixé longitudinalement entre les deux poutres supérieures (24) du tiroir (2), et un troisième raidisseur (40) destiné à être fixé longitudinalement entre les deux poutres inférieures (26) du tiroir (2). 2. Dispositif de rigidification (12, 36, 40) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les second et troisième raidisseurs (36, 40) sont en acier , aluminium ou plastique. 3. Tiroir (2) apte à recevoir au moins une carte électronique (1) et comprenant deux flancs latéraux (22), deux poutres supérieures (24), deux poutres inférieures (26) disposées longitudinalement respectivement entre les coins supérieurs et inférieurs des deux flancs latéraux (22), au moins un guide-carte supérieur (28) et un guide-carte inférieur (30) fixés respectivement radialement sur les poutres supérieures (24) et sur les poutres inférieures (26), apte à recevoir une carte électronique (1), et caractérisé en ce qu'un second raidisseur (36) est disposé longitudinalement entre les deux poutres supérieures (24), en ce qu'un troisième raidisseur (40) est disposé longitudinalement entre les deux poutres inférieures (26), et en ce que les second et troisième raidisseurs (36, 40) sont liées mécaniquement et rigidement aux guide-cartes (26, 28). 9 4. Tiroir (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les guide-cartes (28, 30) sont liées mécaniquement et rigidement aux poutres (24, 26). 5. Tiroir (2) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les second et troisième raidisseurs (36, 40) sont disposés sensiblement à distance égale entre les poutres (24, 26) et parallèlement aux poutres supérieures et inférieures (24, 26). 6. Carte électronique (1) apte à être insérée dans un tiroir (2) tel que défini dans les revendications 3 à 5 caractérisée en ce qu'elle ne comporte qu'un raidisseur (12) disposé dans la partie médiane de la carte (1) et formant un angle de plus ou moins 5 avec les bords supérieur ou inférieur de la carte. 7. Carte électronique (1) apte à être insérée dans un tiroir (2) tel que défini dans les revendications 3 à 5 caractérisée en ce qu'elle comporte au plus deux raidisseurs, un premier raidisseur (12) disposé dans la partie médiane de la carte (1) et formant un angle de plus ou moins 20 avec les bords supérieur ou inférieur de la carte (1), un deuxième raidisseur (16) fixé perpendiculairement aux bords supérieur et inférieur de la carte (1).