Brevet FR2955969A1 — publié le 20110805

DISPOSITIF DE COMMUTATION ELECTROMECANIQUE POUR COURANT FAIBLE ET POUR COURANT FORT La présente invention concerne un dispositif de commutation électromécanique pour courant faible et pour courant fort. Plus particulièrement, le dispositif selon l'invention forme un module haut de colonne (pour Top Column module, TCM en anglais) également dénommé dispositif de commande sous-volant. Un dispositif de commande sous-volant permet d'établir, de couper, d'inverser ou encore de distribuer le courant électrique de façon à piloter différents appareils que comporte un véhicule automobile. Conventionnellement, un dispositif de commande sous-volant, comporte un corps muni d'un évidement central à travers lequel est introduit un tube de colonne de direction. Ce dernier est fixé au dispositif de commande sous-volant. La colonne de direction est montée à rotation dans le tube de colonne et est fixée à son extrémité supérieure à un volant de direction. De manière classique, deux éléments de commutation sont positionnés de part et d'autre de la colonne de direction. Ces éléments de commutation dotés de leurs leviers de commande sont classiquement fixés sur le corps du dispositif de commande sous-volant. Les élément de commutation peuvent être intégrées en des modules séparés fixés sur une embase prévue à cet effet ou être intégrées dans l'embase (on parle dans ce deuxième cas de TCM monobloc). Les modules sont alors habituellement fixés au moyen de clips ou de vis ou tout autre moyen de fixation assurant une liaison mécanique rigide.. En d'autres termes, les élément de commutation peuvent être amovibles ou intégrés. Un premier module de commutation peut, par exemple, être formé par 30 un module de type éclairage, tandis qu'un deuxième module de commutation peut, par exemple, être formé par un module de type essuie glace. Classiquement, un TCM comporte deux parties: une partie haute comportant un levier, ou plusieurs leviers, de commande préhensible par un conducteur et renfermant des moyens de commande, tels que des tringleries, qui agissent sur des chariots contacteurs, une partie basse comportant un circuit de commutation et les chariots contacteurs sur lesquels agissent les moyens de commande qui viennent d'être mentionnés. Les chariots contacteurs sont mobiles en translation pour établir, en fonction d'une commande d'un utilisateur, un contact électrique pour une ou plusieurs position(s) prédéfinie(s) du trajet du chariot contacteur. Ces chariots contacteurs peuvent être formés par des chariots contacteurs à courant faible ou à courant fort. De façon générale, ils permettent d'établir un contact électrique, notamment par contact frottant en regard de jeux de pistes électriques conductrices pour modifier des états de commutation. Le document WO 2008/155360 divulgue un dispositif de commutation électromécanique dont la partie mécanique est formée par un chariot contacteur apte à recevoir un élément contacteur à courant fort ou un élément contacteur à courant faible. Ainsi, les chariots contacteurs sont standardisés ; pour passer d'une technologie à courant fort à une technologie à courant faible, ou l'inverse, ne sont modifiés que les éléments contacteurs que comportent les chariots contacteurs, les moyens de commande (tringleries) de ces derniers et la partie électrique du dispositif de commutation. Par ailleurs, il convient de noter qu'il existe deux types d'architectures électriques dans les circuits de commutation : des architectures filaires pour lesquelles le circuit de commutation agit comme un simple interrupteur. Dans ce cas, le circuit de commutation peut être de trois types, o à courant faible pour des signaux de commandes. Les signaux de commandes transitent par un connecteur du dispositif de commande sous-volant vers un calculateur du véhicule automobile, o à courant fort pour des commandes directes d'accessoires tels que des lampes, des moteurs d'essuyage ou encore de pompe de lavage, o mixte : le circuit de commutation combine courant faible et courant fort. - des architectures non filaires dans lesquelles un traitement complexe des états de commutation est effectué afin, par exemple, de diminuer la taille des faisceaux électriques ou d'intégrer des fonctions de diagnostic. Ces architectures non filaires peuvent être formées par des architectures de type matricielle, niveau de tension, multiplexée ou toute autre architecture permettant de diminuer le nombre de liaisons électriques. En technologie filaire, le circuit de commutation est réalisé au moyen de traces métalliques surmoulées permettant la commutation de forts courants, ou au moyen d'un PCB permettant la commutation de faibles courants. En technologie non filaire le circuit de commutation est un circuit électrique imprimé, plus connu sous l'acronyme PCB (Printed Circuit Board en anglais). L'utilisation d'un PCB est imposée par la nécessité d'utiliser des composants électroniques, comme par exemple des diodes, pour réaliser une matrice. Par ailleurs, il convient de noter que la distance séparant deux pistes, ou contacts électriques, de type fort courant est d'au moins une fois l'épaisseur desdites pistes, soit de l'ordre de 1 mm pour des pistes d'épaisseur 0,8 mm. Cette distance est imposée par la découpe des pistes ou des contacts électriques. En ce qui concerne le PCB, il n'y a pas de découpe à réaliser. II s'ensuit que la distance séparant deux pistes ou contacts électriques est moins importante, typiquement autour de 0,3 mm. De tels dispositifs de commande sous-volant posent des inconvénients. En effet, dans le domaine automobile, il est fréquent que certaines options soient sélectionnées par l'acheteur au dernier instant, autrement dit, postérieurement au début des opérations d'assemblage des dispositifs de commandes sous-volant des véhicules automobiles. Lorsque cette situation se produit, les circuits de commutation, les chariots contacteurs et les moyens de commande de ces derniers doivent être remplacés. En effet, comme précédemment indiqué, la distance séparant les pistes ou contacts électriques des circuits de commutation de type fort courant et la distance séparant les pistes ou contacts électriques des circuits de commutation de type faible courant est différente. En conséquence, lorsqu'un circuit de commutation de type fort courant est remplacé par un circuit de commutation de type faible courant, ou inversement, il faut également modifier les moyens de commande (tringleries) qui agissent sur les chariots contacteurs de sorte que la cinématique des moyens de commande soit adaptée à la géométrie du circuit de commutation. Le remplacement des moyens de commande des chariots contacteurs occasionne des inconvénients, parmi lesquels on peut citer une perte de temps et d'argent considérable, une perte en terme d'investissement, de temps d'étude, de temps de validation, de temps de mise au point... et des risques qualité dus aux risques d'erreur d'assemblage. De surcroît, il est fréquent qu'un constructeur automobile fasse développer un dispositif de commutation électromécanique adapté pour un modèle de véhicule spécifique. II est également fréquent qu'une variante de ce modèle soit ultérieurement demandée par le constructeur pour offrir à ses clients des nouvelles prestations optionnelles. Dans un tel cas de figure, une nouvelle étude et des tests de conformité à certaines normes doivent être réalisés. Ces contraintes engendrent, pour le constructeur, des coûts supplémentaires importants. Dans ce contexte, l'invention vise à proposer un dispositif de commutation électromécanique pour courant faible, pour courant fort ou pour courant mixte dont la modularité est facilitée. A cette fin, l'invention porte sur un dispositif de commutation électromécanique pour courant faible et pour courant fort comportant : - un corps muni d'un logement, un élément de commutation pour courant faible apte à être positionné dans ledit logement, - un circuit de commutation pour courant faible logé dans ledit élément de commutation, ledit circuit de commutation comportant une architecture filaire ou non filaire, - au moins une zone de contact électrique située sur ledit circuit de commutation, un chariot contacteur logé dans ledit élément de commutation pour courant faible, ledit chariot contacteur étant apte à coopérer avec ladite au moins une zone de contact électrique pour établir, en fonction d'une commande d'un utilisateur, un contact électrique déterminé pour une ou plusieurs positions prédéfinies, ledit dispositif de commutation électromécanique étant caractérisé en ce que ladite au moins une zone de contact électrique dudit circuit de commutation pour courant faible comporte une dimension déterminée, ladite dimension déterminée étant adaptée pour une cinématique de type courant fort dudit chariot contacteur. Dans la pratique, l'élément de commutation est soit constituée par un boitier de commutation, soit directement intégré au corps. Dans la suite de la description, on se référera essentiellement, de manière non limitative, à un boitier de commutation, le dispositif selon l'invention s'étendant au cas où l'élément de commutation est directement intégré au corps. Grâce à l'invention, un dispositif de commutation électromécanique pour courant faible peut être remplacé par un dispositif de commutation électromécanique pour courant fort en remplaçant uniquement un circuit de commutation pour courant faible par un circuit de commutation pour courant fort. Cette particularité est assurée par le fait que la zone de contact électrique de type courant faible comporte une dimension similaire à celle d'une zone de contact de type courant fort. Outre les caractéristiques principales qui viennent d'êtres mentionnées dans le paragraphe précédent, le dispositif de commutation électromécanique pour courant faible et pour courant fort selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement réalisables : - le dispositif forme un dispositif de commande sous-volant, - le logement est apte à recevoir indifféremment ledit élément de commutation pour courant faible ou un élément de commutation pour courant fort, l'élément de commutation pour courant faible et ledit élément de commutation pour courant fort présentent une géométrie extérieure identique, le circuit de commutation dudit élément de commutation pour courant faible est un PCB, l'élément de commutation pour courant faible comporte un couvercle, - le circuit de commutation dudit élément de commutation pour courant fort est formé par des traces métalliques, l'élément de commutation pour courant fort comporte un insert surmoulé, le chariot contacteur est apte à recevoir : un élément contacteur pour courant faible, un élément contacteur pour courant fort, - un élément contacteur pour courant fort et un élément contacteur pour courant faible. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui est donnée ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, de modes de réalisation faisant références à différentes figures sur lesquelles : la figure 1 représente de façon schématique un dispositif de commutation électromécanique pour courant faible et pour courant fort conforme à l'invention ; les figures 2, 3 et 4 représentent, de façon schématique, différents types d'élément contacteur que peut comporter un dispositif de commutation électromécanique conforme à l'invention ; la figure 5 illustre, de façon schématique, un boitier de commutation pour courant faible. Pour des raisons de clarté, seuls les éléments utiles pour la compréhension de l'invention ont été représentés, et ceci sans respect de l'échelle et de manière schématique. En outre, les éléments similaires apparaissant sur différentes figures comportent les mêmes numéros. On entend par courant faible, un courant visant à diffuser, recueillir ou échanger de l'information sous forme de signaux électriques. En d'autres termes, les courants mis en oeuvre sont parfois très faibles quelques milliampères voire même quelques microampères. II convient de noter que le courant faible peut atteindre 4 A. Il est en effet possible de faire transiter un courant de 4 ampères dans un PCB, ce qui correspond à la limite supportée par la technologie des PCB ; on utilise alors des sections de cuivre adaptées pour un courant de 4 Ampères. A l'opposé, on entend par courant fort, un courant apte à fournir de l'énergie électrique notamment destinée à des fonctions d'éclairage, de chauffage et de force motrice. A ce titre, les courants mis en oeuvre peuvent atteindre quelques centaines de milliampères voire même plusieurs ampères. De façon non limitative, le courant fort peut atteindre 16 A. La figure 1 représente, de façon schématique, un dispositif de commutation électromécanique 1 pour courant faible et pour courant fort (dénommé indifféremment par dispositif 1 pour la suite de la description) conforme à l'invention. Le dispositif 1 forme un dispositif 1 de commande sous-volant comportant : û un corps 2 ; - un logement 3 ; - un module de commutation 4 pour courant faible, ledit module de commutation 4 pour courant faible comportant : o une partie haute 5 logée dans un logement 3, ladite partie haute 5 portant un levier 6 de commande préhensible par un conducteur, laquelle partie haute 5 renferme des moyens de commande 7, tels que des tringleries, qui agissent sur un charriot contacteur, o une partie basse 9 logée dans le logement 3, ladite partie basse 9 comportant un circuit de commutation 10 pour courant faible muni d'une zone de contact électrique 11 et un chariot contacteur 8. La partie basse 9 est indifféremment désignée par boitier de commutation 9. Le corps 2 est muni d'un évidement central à travers lequel est introduit un tube de colonne de direction 12. Ce dernier est fixé au dispositif 1 de commande sous-volant. Une colonne de direction 13 est montée à rotation dans le tube de colonne de direction 12 et est fixée à son extrémité supérieure à un volant de direction. De façon générale, le chariot contacteur 8 comporte au moins un élément contacteur (non représenté) et est mobile en translation pour établir, en fonction d'une commande d'un utilisateur au moyen du levier de commande 6, un contact électrique pour une ou plusieurs position(s) prédéfinie(s) du trajet du chariot contacteur 8. Ce chariot contacteur 8 peut être formé par un chariot contacteur 8 à courant faible, un chariot contacteur à courant fort ou un chariot contacteur mixte. Un chariot contacteur 8 est à courant faible s'il comporte un ou plusieurs élément(s) contacteur(s) 14 à courant faible (voir figure 2). Un chariot contacteur 8 est à courant fort s'il comporte un ou plusieurs éléments(s) contacteur(s) 15 à courant fort (voir figure 3). Un chariot contacteur 8 peut également être un chariot contacteur 8 de type mixte, en comportant un ou plusieurs élément(s) contacteur(s) 14 à courant faible et un ou plusieurs élément(s) contacteur(s) 15 à courant fort (voir figure 4). De ce fait, les éléments contacteurs 14 et 15 équipant les chariots contacteurs 8 sont choisis en fonction de la commande correspondante. Si la commande est une commande de type courant fort alors un élément contacteur 15 de type courant fort est positionné sur le chariot contacteur 8 et inversement, lorsque la commande est une commande de type courant faible, l'élément contacteur 14 du chariot contacteur 8 est de type courant faible. De façon générale, les éléments contacteurs 14, 15 permettent d'établir un contact électrique, notamment par contact frottant en regard d'une zone de contact électrique 11 que comportent les pistes conductrices du circuit de commutation 10 pour modifier des états de commutation. Conventionnellement, les circuits de commutation pour courant faible sont différents des circuits de commutation pour courant fort. En effet, habituellement, lorsque l'on utilise un module de commutation adapté pour commander des équipements automobiles de type courant faible, le circuit de commutation pour courant faible comporte exclusivement des pistes et des zones de contacts électriques dont les dimensions sont de type courant faible. Un tel circuit de commutation est formé préférentiellement par un PCB. A contrario, habituellement, lorsque le module de commutation est utilisé pour commander des équipements automobiles de type courant fort, le circuit de commutation comporte exclusivement des pistes et des zones de contacts électriques dont la géométrie est de type courant fort. Dans ce cas, le circuit de commutation est formé préférentiellement par un insert surmoulé. De façon non limitative, on entend par insert surmoulé, un jeu de pistes électriques découpées, par exemple au sein d'une feuille de cuivre, lequel jeu de pistes électriques est surmoulé au cours d'un procédé de moulage. Le surmoulage forme un corps de positionnement. Il convient de noter que les pistes et/ou zones de contacts électriques d'un insert surmoulé sont séparées d'une distance représentant au moins une fois l'épaisseur des pistes, soit typiquement une distance d'environ 1 mm pour des pistes de 0,8 mm. Cette distance de séparation est imposée par le procédé de fabrication consistant à découper, par exemple, une feuille de cuivre, pour obtenir un jeu de pistes et de zones de contacts électriques. Ainsi, pour qu'un chariot contacteur passe d'une zone de contact à une zone de contact voisine, il doit effectuer un déplacement supérieur à 1 mm. Ce déplacement est assuré par les moyens de commande qui sont actionnés par le levier de commande. Dans cette situation, les moyens de commande et le chariot contacteur possèdent une cinématique adaptée au circuit de commutation pour fort courant. Comme les pistes et zones de contacts électriques des PCB ne sont pas découpées on ne retrouve pas cette distance de séparation (1 mm) imposée. Elle est alors typiquement de l'ordre de 0,3 mm. De façon générale, la distance minimale située entre les centres de deux pistes ou zone de contacts électriques d'un insert surmoulé est d'environ le double que dans le cas d'un PCB. II s'ensuit que pour les dispositifs de commutation de l'art antérieur, les moyens de commande (tringlerie) et les chariots contacteurs possèdent une cinématique spécifique au type de circuit de commutation utilisé. En d'autres termes, les moyens de commande et les chariots contacteurs possèdent, pour un circuit de commutation de type fort courant une cinématique û dite cinématique de fort courant - plus importante, avec un mouvement plus ample, que pour un circuit de commutation de type faible courant. Dit autrement, les chariots contacteurs d'un dispositif de commutation pour courant fort sont soumis à des déplacements plus importants que les chariots contacteurs d'un dispositif de commutation pour courant faible. En accord avec le dispositif 1 de l'invention, pour améliorer la modularité des dispositifs de commutation électromécanique actuels, le circuit de commutation 10 pour courant faible comporte des pistes et/ou zones de contacts électriques 11 possédant des dimensions déterminées sensiblement similaires à celles d'un circuit de commutation 10 pour courant fort. Il en résulte que la cinématique des moyens de commande 7 et des chariots contacteurs 8 est similaire que le circuit de commutation 10 soit de type courant faible ou courant fort. Ainsi, que le circuit de commutation 10 soit de type courant faible ou courant fort, le dispositif 1 de l'invention comporte des moyens de commande 7 similaires. Cette particularité est assurée par le fait que, quelque soit le type de circuit de commutation 10 utilisé, courant faible ou courant fort, les pistes et les zones de contact électrique 11 possèdent des dimensions déterminées sensiblement similaires à celles d'un circuit de commutation de type courant fort. Grâce à l'invention, la partie haute 5 du module de commutation 4 est standardisée. Si l'on souhaite remplacer le dispositif 1 pour courant faible par un dispositif 1 pour courant fort on peut se contenter de remplacer uniquement le circuit de commutation 10. Cette particularité permet de diminuer les coûts d'études et de montage des éléments que comporte le dispositif 1. En effet utiliser des moyens de commande 7 standards permet d'éviter de réaliser des développements superflus et des batteries de test coûteuses. On peut ainsi transformer un simple dispositif 1 de commande sous-volant filaire (fort courant) en un dispositif 1 de commande sous-volant non filaire (faible courant) avec un coût minimum en réalisant un simple changement du boitier de commutation 9. De façon à pouvoir positionner indifféremment un boitier de commutation 9 de type faible courant ou fort courant au sein du module de commutation 4 que comporte le dispositif 1, la géométrie extérieure et les dimensions du boitier de commutation 9 pour courant faible ou du boitier de commutation 9 pour courant fort sont sensiblement similaires. Comme illustré sur la figure 5, le circuit de commutation 10 pour courant faible est un PCB. Il comporte un couvercle 17. Ce couvercle 17 forme la géométrie extérieure du boitier de commutation 9 pour courant faible. Le circuit de commutation 10 du boitier de commutation 9 pour courant fort est formé par des traces métalliques. Ces traces métalliques sont surmoulées. Ce surmoulage forme la géométrie extérieure du boitier de commutation 9 pour courant fort. Le positionnement du boitier de commutation 9 au sein du logement 3 peut être réalisé au moyen de clips. Le dispositif de commutation 1 électromécanique pour courant faible et pour courant fort a été plus particulièrement décrit dans le cas d'un dispositif de commande sous-volant d'un véhicule automobile comportant un unique module de commutation de type courant fort ou de type courant faible. Toutefois, il peut être également souhaitable qu'un dispositif de commutation électromécanique pour courant faible et pour courant fort selon l'invention comporte selon toutes les combinaisons techniquement réalisables : ù au moins un module de commutation pour courant faible ; - au moins un module de commutation pour courant fort. Grâce à l'invention, on obtient un dispositif de commutation modulable. De nombreux modèles de véhicules sont équipés majoritairement de commandes de type courant fort ; dans ces véhicules, 17 à 20 % des commandes peuvent être des commandes de type courant faible. Les commandes de type courant faible correspondent généralement à des options. Grâce à l'invention, un constructeur automobile peut proposer un modèle et y ajouter des options après la fin du développement pour proposer à ses clients de nouvelles fonctions, contrairement aux modèles actuels où il faut modifier de manière conséquente l'architecture électrique et mécanique du dispositif de commutation électromécanique. Le dispositif de commutation électromécanique pour courant faible et pour courant fort selon l'invention peut s'appliquer à tout type de véhicule. De ce fait, l'invention est notamment applicable au domaine automobile, aéronautique ou encore ferroviaire. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes du dispositif de commutation électromécanique selon l'invention et notamment en ce qui concerne le type de chariot contacteur utilisé sans pour autant sortir du cadre du brevet. REVENDICATIONS1. Dispositif de commutation électromécanique (1) pour courant faible et pour courant fort comportant : un corps (2) muni d'un logement (3), un élément de commutation (9) pour courant faible apte à être positionné dans ledit logement (3), un circuit de commutation (10) pour courant faible logé dans ledit élément de commutation (9), ledit circuit de commutation (10) comportant une architecture non filaire, - au moins une zone de contact électrique (11) située sur ledit circuit de commutation (10), - un chariot contacteur (8) logé dans ledit élément de commutation (9) pour courant faible, ledit chariot contacteur (8) étant apte à coopérer avec ladite au moins une zone de contact électrique (11) pour établir, en fonction d'une commande d'un utilisateur, un contact électrique déterminé par une ou plusieurs positions prédéfinies, ledit dispositif de commutation électromécanique (1) étant caractérisé en ce que ladite au moins une zone de contact électrique (11) dudit circuit de commutation pour courant faible présente une dimension déterminée adaptée pour une cinématique de type courant fort dudit chariot contacteur (8). 2. Dispositif de commutation électromécanique (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il forme un dispositif de commande sous-volant. 3. Dispositif de commutation électromécanique (1) selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit logement (3) est apte à recevoir indifféremment ledit élément de commutation (9) pour courant faible ou un élément de commutation (9) pour courant fort. 4. Dispositif de commutation électromécanique selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit élément de commutation (9) pour courant faible et ledit élément de commutation (9) pour courant fort présentent une géométrie extérieure identique. 5. Dispositif de commutation électromécanique (1) selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit circuit de commutation (10) dudit élément de commutation (9) pour courant faible est un PCB. 6. Dispositif de commutation électromécanique (1) selon la revendication 5 caractérisé en ce que ledit élément de commutation (9) pour courant faible comporte un couvercle (17). 7. Dispositif de commutation électromécanique (1) selon l'une au moins des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que ledit circuit de commutation (10) dudit élément de commutation (9) pour courant fort est formé par des traces métalliques. 8. Dispositif de commutation électromécanique (1) selon l'une au moins des revendications 3 à 4 ou 7 caractérisé en ce que ledit élément de commutation (9) pour courant fort comporte un insert surmoulé. 25 9. Dispositif de commutation électromécanique (1) selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit chariot contacteur (8) est apte à recevoir : - un élément contacteur pour courant faible (14), un élément contacteur pour courant fort (15), 30 - un élément contacteur pour courant faible (14) et un élément contacteur pour courant fort (15). 20