Brevet FR2981522A1 — publié le 20130419

Dispositif pour régulateur d'un alternateur de véhicule automobile Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un dispositif pour régulateur d'un alternateur de véhicule automobile. La présente invention concerne également un alternateur de véhicule automobile comportant un tel dispositif pour régulateur. Classiquement, un alternateur de véhicule automobile comporte un régulateur adapté pour réguler la tension et par conséquent le courant produit par l'alternateur. Le régulateur est agencé sur une partie fixe de l'alternateur et est formé par un boîtier porte-balais réalisé en matière plastique isolante intégrant un circuit électrique formant l'électronique de contrôle. Le circuit électrique est formé par des traces conductrices qui sont noyées dans le boîtier porte-balais. Les traces sont formées par découpage à l'emporte-pièce (matriçage) d'une plaque métallique dans un outillage spécifique. En complément des traces métalliques, le circuit électrique du régulateur peut comporter également des composants électroniques discrets soudés directement sur les traces ou encore sur des morceaux de traces repliés verticalement en forme de fourchette. Les traces métalliques sont ensuite surmoulées de matière plastique isolante de façon à réaliser un boîtier porte-balais étanche. L'utilisation de composants additionnels soudés sur les traces métalliques est relativement limitée et nécessite une intervention spécifique sur les traces métalliques. De plus, le surmoulage, réalisé sur les traces métalliques, stresse les composants, tels que le condensateur d'anti- interférence, en température (température de surmoulage supérieure à 300°C) et en pression (pression de surmoulage supérieure à 300 bars), ce qui augmente par conséquent les risques d'endommagement des composants. En outre, le procédé de réalisation d'un tel boîtier porte-balais est relativement complexe et long à réaliser car il nécessite notamment : - une opération de matriçage pour la réalisation des traces ; - une opération de prémoulage des traces pour maintenir en position les traces sur une plaque support porte-balai ; - une opération de désolidarisation électrique des traces entre elles de manière à réaliser le circuit électrique souhaité ; - une opération de soudage des composants discrets sur les traces métalliques ; - une opération de prémoulage puis de surmoulage de l'ensemble de manière à réaliser un boîtier porte-balais étanche ; - une opération de test électrique vérifiant l'intégrité des composants et l'isolation des traces. Ainsi, les régulateurs porte-balais sont des pièces complexes à réaliser nécessitant un savoir-faire pluridisciplinaires, notamment dans le domaine de la plasturgie, dans le domaine du traitement des surfaces, et dans le domaine de l'électronique. De plus, les constructeurs souhaitent intégrer de plus en plus de composants électroniques sur les traces ce qui multiplie par conséquent les risques de pannes et augmente les coûts de réalisation d'un tel régulateur. Dans ce contexte, la présente invention vise à résoudre les inconvénients précédemment mentionnés. A cette fin l'invention propose un dispositif pour régulateur d'un alternateur de véhicule automobile comportant une plaque support porte-balais en matière plastique. Conformément à l'invention, le dispositif comporte une carte de circuit formant le circuit électrique du régulateur, la carte de circuit étant solidarisée sur la plaque support porte-balais et comportant une ouverture pour recevoir un circuit intégré relié à la carte de circuit par liaisons électriques. Typiquement, cette carte de circuit est une carte de circuit imprimé ou carte PCB (pour « Printed Circuit Board » en langue anglaise). La carte PCB est formée par un support, en général une plaque, permettant de relier électriquement un ensemble de composants électroniques entre eux, dans le but de réaliser un circuit électronique complexe. La carte PCB est constituée d'un assemblage d'une ou de plusieurs fines couches de cuivre séparées par un matériau isolant. Les couches de cuivre sont gravées par un procédé chimique afin d'obtenir un ensemble de pistes. Les pistes sont souvent recouvertes d'une couche de vernis coloré permettant de protéger les pistes de l'oxydation et d'éventuels courts-circuits. La carte PCB est un véritable standard, parfaitement maîtrisé, de l'industrie électronique et permet une réalisation simple, économique et sur mesure du dispositif selon l'invention de manière à respecter les exigences des différents constructeurs d'alternateur. De plus, l'utilisation de la carte PCB permet de réaliser des montages complexes comportant une pluralité de composants discrets tout en s'affranchissant des risques d'endommagement des composants par la réalisation d'un surmoulage. Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, le dispositif pour régulateur d'un alternateur de véhicule automobile selon l'invention, peut présenter une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le dispositif comporte des moyens de protection adaptés pour recouvrir ladite carte de circuit et positionnés en appui sur ladite plaque support porte-balais ; - lesdits moyens de protection sont agencés de manière à ménager un espace entre ladite carte de circuit et lesdits moyens de protection ; - ledit espace est comblé par des moyens d'étanchéité ; - les moyens d'étanchéité sont formés par un gel ou une résine ; - le dispositif comporte des moyens d'étanchéité positionnés entre lesdits moyens de protection et ladite carte de circuit; - ladite carte de circuit est formée par des pistes conductrices adaptées pour recevoir des composants discrets ; - ladite carte de circuit comporte des pistes conductrices porte-balais adaptées pour relier ladite carte à des connecteurs de ladite plaque support porte-balais ; - lesdites pistes conductrices porte-balais sont reliées électriquement par des soudures, par exemple, des soudures de fil d'aluminium ; - lesdites pistes conductrices porte-balais sont surmoulées ; - ladite carte de circuit assure des liaisons électriques avec la machine électrique formant l'alternateur (borne B+, masse et phases), ces liaisons étant intégrées dans le porte-balais avec un surmoulage ou sans surmoulage ; L'invention a également pour objet un régulateur pour alternateur de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte : - un dispositif pour régulateur selon l'invention ; - un circuit intégré ; et - un radiateur. L'invention a également pour objet un alternateur de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un régulateur selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux différentes figures annexées : - la figure 1 représente une vue éclatée en perspective d'un premier mode de réalisation d'un dispositif pour régulateur d'un alternateur de véhicule automobile selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue assemblée du premier mode de réalisation du dispositif illustré à la figure 1 ; - la figure 3 représente une vue éclatée en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif pour régulateur d'un alternateur de véhicule automobile selon l'invention ; - la figure 4 représente une vue assemblée du deuxième mode de réalisation du dispositif illustré à la figure 3. Description des formes de réalisation préférées de l'invention Les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références. En référence aux figures 1 et 2, le dispositif pour régulateur 100 d'un alternateur de véhicule automobile selon l'invention comporte : - une plaque support porte-balais 10 ; - une carte de circuit 20 qui est ici une carte de circuit imprimé 20, appelée indifféremment par la suite carte PCB ou encore PCB. On notera cependant que d'autres substrats standard, différents du PCB, pourront bien entendu aussi être utilisés; - un capot de protection 40 coopérant avec un rehausseur 50 formant un support adapté pour surélever la capot de protection 40, l'ensemble formant des moyens de protection aptes à recouvrir la carte de circuit imprimé 20. La plaque support 10 est réalisée par moulage de matière plastique et intègre (par surmoulage) uniquement les pistes conductrices, ou traces, de la cage balais 12 et/ou des connecteurs clients 11 qui permettront de relier électriquement les connecteurs clients au PCB 20. La plaque support 10 comporte un logement 14 formant une surface d'appui pour recevoir la carte PCB 20. Avantageusement, la géométrie du logement 14 et la géométrie de la carte PCB 20 sont adaptées de manière à ce que la carte PCB 20 puisse s'auto-positionner dans le logement 14 lors du montage de la carte PCB sur la plaque support 10. La carte PCB 20 est maintenue en position sur la plaque support 10 par des moyens de fixations classiques, tels que par exemple des moyens de collage, des moyens de vissage, des moyens de clipsage ou encore tout autre moyens permettant de solidariser une carte PCB sur un support en matière plastique. Le positionnement de la carte PCB sur la plaque support 10 peut être facilité par la présence d'ergots sur la plaque support 10 coopérant avec des orifices présents sur la carte PCB 20. La plaque support 10 comporte également une cavité 13 adaptée pour la fixation d'un élément de refroidissement, de type radiateur, qui servira à refroidir au moins un composant électronique 60, de type circuit intégré, relié à la carte PCB 20. La carte PCB est réalisée en fonction du circuit souhaité et comporte à cet effet une pluralité de pistes conductrices. La carte PCB 20, par sa réalisation par exemple multicouche de cuivre, permet de s'adapter à toutes les applications avec tous les croisements prédéfinis et permet de supporter les composants discrets. 2 9 81522 6 Les composants discrets sont du type monté en surface (CMS pour Composants Montés en Surface ou SMD pour Surface Mounted Device en langue anglaise). Les composants discrets utilisés sur une telle carte PCB sont par exemple : des résistances, des condensateurs, des varistors, des 5 filtres, des selfs, des diodes, des transitoires, etc. La carte PCB 20 comporte des pistes conductrices 21, dites pistes conductrices porte-balais, adaptées pour être reliées aux traces des connecteurs clients 11 au moyen de fils métalliques de liaisons 25, tels que des fils d'aluminium. De telles liaisons sont représentées sur la figure 2. 10 Selon ce premier mode de réalisation de l'invention, la carte PCB 20 comporte des pistes conductrices 22 d'alimentation, de phase et de mise à la masse situées en périphérie de la carte PCB 20. La carte PCB 20 comporte également une cavité 23 adaptée pour recevoir le circuit intégré 60, la cavité 23 étant située en regard de la cavité 15 13 de la plaque support 10 lorsque la carte PCB 20 est en position sur la plaque support 10. A proximité de la cavité 23, la carte PCB 20 présente des pistes conductrices 24 adaptées pour être reliées électriquement via des fils d'aluminium 25 au dit circuit intégré 60 positionné au niveau de l'emplacement central de la cavité 23. 20 L'ensemble du circuit électrique (carte PCB 20, pistes conductrices, des connecteurs clients 11, circuit intégré 60) est recouvert, à l'exception des pistes conductrices 22 d'alimentation, de phase et de mise à la masse, par le capot de protection 40 coopérant avec le rehausseur 50. Le capot de protection 40 est adapté pour se loger dans un ménagement périphérique 25 51 sur le pourtour du rehausseur 50 de manière à réaliser la surface supérieure du rehausseur 50. Le rehausseur 50 permet ainsi de ménager un espace entre la carte PCB 20 et le capot supérieur 40 de manière à pouvoir y incorporer un gel ou une résine pour réaliser une étanchéité du circuit électrique. 30 Dans mode de réalisation non limitatif, le capot de protection 40 est collé ou clipsé sur le rehausseur 50 qui est lui-même solidarisé sur la carte PCB 20 et/ou la plaque support 10 par des moyens de fixation classiques, par exemple par collage, clipsage, vissage, etc. Le dispositif 100 peut également comporter des moyens d'étanchéité positionnés au niveau de la surface d'appui entre la plaque support 10 et le rehausseur 50. Le dispositif pour régulateur 200 d'un alternateur de véhicule automobile illustré aux figures 3 et 4 est identique au dispositif pour régulateur 100 décrit aux figures 1 et 2 à l'exception des caractéristiques qui vont être décrites par la suite. Dans ce second exemple de réalisation, les moyens de protection 150 sont formés par une unique coque de recouvrement comportant à la fois une partie périphérique de forte épaisseur formant une surélévation et une surface supérieure formant le capot de protection en ménageant un espace entre la carte PCB 20 et la surface supérieure de la coque 150. Dans ce mode de réalisation, il n'est pas nécessaire d'ajouter un gel ou une résine pour assurer l'étanchéité du circuit électrique. Selon un troisième exemple de réalisation (non représenté), les pistes conductrices d'alimentation, de phase et de mise à la masse peuvent être directement surmoulé sur la plaque support 10 et formées par des traces métalliques. Dans ce cas, il sera nécessaire de prévoir des moyens de liaisons entre les traces métalliques et la carte PCB. Ce mode de réalisation particulier a pour avantage d'améliorer la résistance en pression des pistes d'alimentation, de phase et de mise à la masse qui sont soumises à des contraintes de serrage. Selon un quatrième exemple de réalisation (non représenté), les pistes conductrices d'alimentation, de phase et de mise à la masse et/ou les pistes conductrices porte-balais 21 de la carte PCB sont surmoulées. REVENDICATIONS1. Dispositif (100, 200) pour régulateur d'un alternateur de véhicule automobile comportant une plaque support porte-balais (10) en matière plastique ; ledit dispositif (100) étant caractérisé en ce qu'il comporte une carte de circuit (20) formant le circuit électrique dudit régulateur, ladite carte de circuit (20) étant solidarisée sur ladite plaque support porte-balais (10) et comportant une ouverture (23) pour recevoir un circuit intégré (60) relié à ladite carte de circuit (20) par liaisons électriques (25). 2. Dispositif (100, 200) pour régulateur d'un alternateur de véhicule automobile selon la revendication précédente caractérisé en ce que ladite carte de circuit (20) est une carte de circuit imprimé dite PCB. 15 3. Dispositif (100, 200) pour régulateur d'un alternateur de véhicule automobile selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de protection (40, 50, 150) adaptés pour recouvrir ladite carte de circuit (20) et positionnés en appui sur ladite 20 plaque support porte-balais (10). 4. Dispositif (100, 200) pour régulateur d'un alternateur de véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits moyens de protection (40, 50, 150) sont agencés de 25 manière à ménager un espace entre ladite carte de circuit (20) et lesdits moyens de protection (40, 50, 150). 5. Dispositif (100, 200) pour régulateur d'un alternateur de véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes caractérisé en 30 ce que ledit espace est comblé par des moyens d'étanchéité tels qu'un gel ou une résine. 6. Dispositif (100, 200) pour régulateur d'un alternateur de véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes caractérisé ence que ledit dispositif (100) comporte des moyens d'étanchéité positionnés entre lesdits moyens de protection (40, 50, 150) et ladite carte de circuit (20). 7. Dispositif (100, 200) pour régulateur d'un alternateur de véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite carte de circuit (20) est formée par des pistes conductrices adaptées pour recevoir des composants discrets. 8. Dispositif (100, 200) pour régulateur d'un alternateur de véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite carte de circuit (20) comporte des pistes conductrices porte-balais (21) adaptées pour relier ladite carte (20) à des connecteurs (11) de ladite plaque support porte-balais (10). 9. Dispositif (100, 200) pour régulateur d'un alternateur de véhicule automobile selon la revendication précédente caractérisé en ce que lesdites pistes conductrices porte-balais (21) sont reliées électriquement par des soudures de fil d'aluminium (25). 10. Dispositif (100, 200) pour régulateur d'un alternateur de véhicule automobile selon la revendication 8 ou 9 caractérisé en ce que lesdites pistes conductrices porte-balais (21) sont surmoulées. 11. Dispositif (100, 200) pour régulateur d'un alternateur de véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite carte de circuit (20) comporte des liaisons électriques avec la machine électrique formant l'alternateur, lesdites liaisons étant intégrées dans le porte-balais avec un surmoulage ou sans surmoulage ; 12. Régulateur pour alternateur de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte : - un dispositif pour régulateur (100, 200) selon l'une des revendications précédentes ;- un circuit intégré (60) ; et - un radiateur 13.Alternateur de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un régulateur selon la revendication 12.