Brevet FR2998759A1 — publié le 20140530

La présente invention concerne un élément de boîtier, en particulier pour un boîtier qui abrite un système électronique, de préférence une commande de boîte de vitesses, doté d'une pluralité de passages avec une zone de planéité. En outre, l'invention concerne également un procédé de fabrication d'un élément de boîtier, en particulier destiné à un boîtier abritant un système électronique, de préférence une commande de boîte de vitesses, ainsi qu'une commande de boîte de vitesses dotée d'un substrat de commutation et d'un élément de boîtier. Des boîtiers pour composants électroniques, en particulier des composants de commande, et plus particulièrement des composants de commande utilisés pour une commande de boîte de vitesses, comprennent de préférence un élément de boîtier doté d'une pluralité de passages afin de guider des conduites allant de l'extérieur de la commande, par exemple venant de capteurs, jusqu'à la commande logée dans le boîtier. Afin de refroidir les composants électroniques, il était prévu dans l'état de la technique que les composants électroniques viennent en appui au niveau du côté intérieur de l'élément de boîtier. Du fait de surfaces non planes, en particulier à l'issue d'un traitement thermique lors de la vitrification, la dissipation des déperditions de chaleur du système électronique abrité dans le boîtier ne pouvait s'effectuer que difficilement, par exemple à l'aide de passages. La présente invention a donc pour objectif de surmonter les inconvénients de l'état de la technique. Ainsi, elle vise à proposer en particulier un élément de boîtier qui se distingue en ce que la chaleur produite par un composant électronique enfermé dans le boîtier puisse être dissipée avec fiabilité et aussi bien que possible. Cet objectif est atteint selon l'invention en ce que dans le cas d'un élément de boîtier, en particulier destiné à un boîtier électronique, de préférence une commande de boîte de vitesses, doté d'une pluralité de passages, une zone de planéité est prévue, et en ce que l'élément de boîtier comprend dans la zone de la planéité une dépression qui est configurée de telle manière que l'élément de boîtier est renforcé par la dépression. De plus, une surface plane, en particulier au niveau de la surface orientée vers l'intérieur du boîtier, est mise à disposition dans la zone de planéité, laquelle présente une planéité 5_ 0,1 mm (c'est-à-dire inférieure ou égale à 0,1 mm), en particulier une planéité située dans la plage allant de 0,005 mm à 0,02 mm par 10 mm de longueur. On entend par planéité au sens du présent document, une tolérance de forme selon les types de tolérance en matière de description géométrique selon la norme ISO 1101. La planéité, au sens de « Toleranzmanagement [Gestion de tolérance] » du professeur M. Bernd Klein, Université de Cassel, FB15, FG Leichtbau-Konstruktion, Mânchbergstr. 7, 34109 Cassel, 2011, pages 40 à 45, auquel il est fait référence ici dans la présente demande, est une exigence« intrinsèque » pour une surface. L'écart de planéité est la distance la plus grande entre un plan adjacent et la surface réelle. La zone de tolérance est délimitée par deux plans parallèles espacés d'une distance tE. Tous les points de la surface réelle ou du plan médian en découlant se trouvent entre les deux plans parallèles espacés l'un de l'autre avec la tolérance tE. À titre d'exemple illustratif mais non limitatif, un exemple de réalisation prévoit que la zone de planéité mesure 60 x 60 mm. Pour une pièce à usiner présentant une épaisseur de 1,5 mm, l'écart de planéité est de préférence inférieur à 0,1 mm, en d'autres termes, il se situe dans ledit exemple de réalisation dans la plage allant de 0,005 mm à 0,02 mm par 10 mm de longueur. Les éléments de boîtier étaient usinés dans l'état de la technique afin d'atteindre la planéité requise le plus souvent par enlèvement de matière. Du fait des tiges dépassant du corps de base, sortant des passages, un usinage ultérieur par enlèvement de matière de ce type est en partie très compliqué, voire dans certains cas impossible. En outre, un serrage de l'élément de boîtier devant être usiné est nécessaire lors d'un usinage par enlèvement de matière. Cela présentait l'inconvénient que l'élément de boîtier devant être usiné pouvait être déformé du fait d'un tel serrage pour se déformer à nouveau lors du desserrage. C'est pour cette raison que l'élément de boîtier est de préférence un élément fabriqué au moyen d'un procédé d'estampage. Un élément de boîtier selon l'invention peut présenter sensiblement une forme de plaque dotée de côtés, en particulier de quatre côtés, et la pluralité de passages est par exemple disposée au moins le long d'un côté, en particulier le long de trois côtés, de la forme de plaque. Dans cette forme de réalisation, chaque pluralité de passages peut comprendre un orifice de passage, dans lequel est introduit au moins un conducteur métallique, en particulier un conducteur présentant une forme de tige, de préférence dans un matériau de fixation, en particulier en verre ou en vitrocéramique. Le conducteur présentant une forme de tige comprend par exemple une tige métallique qui peut être dotée d'une tête métallique. Un élément de boîtier selon l'invention peut aussi comprendre une empreinte de la forme d'un joint d'étanchéité. L'élément de boîtier présente de préférence, dans la région de la zone de planéité, une épaisseur allant de 1 mm à 3 mm. L'extension de la zone de planéité essentiellement rectangulaire est comprise, dans chacune des deux directions spatiales (directions x et y), entre 30 et 100 mm, de préférence entre 40 et 80 mm. Les écarts de planéité apparaissent alors essentiellement de manière perpendiculaire par rapport à l'extension, ainsi essentiellement dans la direction z. Dans un mode de réalisation perfectionné, au moins un côté, de préférence le côté intérieur, de l'élément de boîtier est assemblé à un composant électronique abrité dans l'élément de boîtier, par exemple à une commande de boîte de vitesses, en particulier par liaison de matière, par exemple par collage. L'autre côté de la zone de planéité de l'élément de boîtier peut par exemple être assemblé à un bloc de refroidissement au niveau du côté extérieur ou au niveau de la surface extérieure. Du fait de la planéité élevée de l'élément de boîtier selon l'invention présentant un écart 0,1 mm, de préférence un écart situé dans la plage allant de 0,005 mm à 0,02 mm par 10 mm de longueur dans la zone de planéité, il est possible de bien dissiper hors de l'élément de boîtier les déperditions de chaleur des composants électroniques assemblés à la zone de planéité avec une grande efficacité. Cela est tout particulièrement garanti lorsque le côté extérieur de l'élément de boîtier est par exemple pourvu d'un dispositif de refroidissement. L'élément de boîtier peut comporter, le long d'un côté ou de plusieurs côtés de l'élément de boîtier, une pluralité de passages allant du coté extérieur jusqu'à l'intérieur du boîtier. La pluralité de passages est disposée de façon particulièrement préférée le long d'un côté dans une, éventuellement également plusieurs, rangée(s). Les divers passages comprennent un orifice de passage, qui est pratiqué dans l'élément de boîtier par exemple par estampage. La dimension de l'orifice de passage est de préférence située dans la plage allant de 1,5 à 3 mm, en particulier dans la plage allant de 2 à 2,5 mm. Des conducteurs métalliques, de préférence des tiges métalliques dotées d'une tête de tige, peuvent etre disposés dans un matériau isolant, de préférence dans un matériau en verre ou en vitrocéramique, dans les orifices de passage pratiqués par estampage dans l'élément de boîtier. Le matériau isolant, en particulier le matériau en verre ou vitrocéramique, est mis avantageusement en place entre le bord des orifices de passage et la tige métallique. L'élément de boîtier contenant dans l'orifice de passage du verre ou de la vitrocéramique et la tige métallique est alors réchauffé selon une première configuration de sorte que le métal se rétracte à l'issue d'une opération de refroidissement réalisant ce faisant un assemblage à force entre d'une part le bouchon de verre et la tige métallique et d'autre part entre le bouchon de verre et l'élément de boîtier. Se forme alors lors du refroidissement un assemblage par complémentarité de forme et par liaison de matière aussi bien entre la périphérie extérieure de la tige métallique que la périphérie intérieure de l'orifice de passage. Ce type de vitrification est également appelé vitrification par compression. Outre la vitrification par compression préférée décrite ci-avant, il est également possible de prévoir une réalisation adaptée, c'est-à-dire qu'aussi bien le matériau de l'élément de boîtier, dans lequel sont pratiqués les orifices de passage que celui de la tige métallique ainsi que du matériau de fixation, en particulier du verre ou de la vitrocéramique, présentent essentiellement le même coefficient de dilatation. Dans un tel cas d'une réalisation adaptée, on se trouve en présence essentiellement d'une complémentarité par friction entre le matériau de fixation et l'orifice de passage et entre la tige métallique et le matériau de fixation, et il n'y a pas de liaison de matière comme dans le cas de la vitrification par compression. On prévoit dans un mode de réalisation particulièrement préféré de l'invention que l'élément de boîtier comprend une moulure. La réalisation d'une moulure présente l'avantage que cette dernière peut être remplie d'une substance adhésive. Ladite substance adhésive introduite dans la moulure peut être utilisée afin d'assembler en particulier par liaison de matière le substrat électronique à la zone de planéité de l'élément de boîtier. La moulure apparaît du fait de la réalisation de la dépression, pour laquelle l'épaisseur du boîtier est décalée verticalement vers le bas, soit en direction du côté extérieur de la partie de boîtier. Dans un tel cas, la moulure est réalisée vers le haut, c'est-à-dire en direction du côté intérieur. La réalisation de la dépression par exemple par un poinçon ayant une action sur la partie de boîtier dans la région d'un orifice entraîne un raidissement de l'élément de boîtier. En outre, la région de la dépression peut être pourvue par exemple d'une colle, laquelle permet d'assembler par liaison de matière le système électronique ou le dispositif de commutation disposé au niveau du côté intérieur de l'élément de boîtier à ce dernier. Si la dépression est pratiquée telle que décrite ci-avant, le côté extérieur de la zone de planéité à laquelle le dispositif de refroidissement est destiné à être relié est en saillie. Outre l'élément de boîtier, un procédé de fabrication de ce dernier est également décrit, en particulier pour un boîtier abritant un système électronique, plus particulièrement une commande de boîte de vitesses. L'élément de boîtier est constitué d'un matériau, en particulier d'un métal tel que par exemple de l'acier inoxydable, de l'acier, de l'acier doux, du NiFe ou un alliage NiFeCo et est un élément présentant essentiellement une forme de plaque, doté d'une pluralité d'orifices de passage. L'élément en forme de plaque présente une extension sensiblement plus grande dans les directions x et y, en comparaison avec l'épaisseur d (dans la direction z). Selon le procédé selon l'invention, l'élément présentant une forme de plaque est pourvu tout d'abord d'une dépression, l'élément présentant une forme de plaque étant renforcé par la dépression ; dans la dépression qui forme également la zone de planéité une planéité étant réalisée avec un écart 0,1 mm, en particulier une planéité située dans la plage allant de 0,005 mm à 2 99875 9 6 0,02 mm par 10 mm de longueur, de préférence sans qu'un usinage ultérieur par exemple par enlèvement de matière de l'élément de boîtier ne soit nécessaire. Lors de la réalisation de la dépression, l'épaisseur de la tôle n'est 5 avantageusement pas changée, on ne fait que déplacer le matériau, par exemple par une mise en forme tel qu'un estampage. Une variante de réalisation préférée prévoit une étape de procédé au cours de laquelle une tige métallique dotée d'un matériau de fixation, en particulier d'un matériau en verre ou en vitrocéramique, est introduite dans la 10 pluralité d'orifices de passage de l'élément de boitier. Dans un procédé particulièrement préféré, on réalise une moulure à travers la dépression, laquelle moulure peut être remplie lors d'une étape de procédé avantageuse d'une substance adhésive. Outre l'élément de boîtier et le procédé de fabrication d'un élément de 15 boîtier, la présente invention propose également une commande de système électronique, en particulier une commande de boîte de vitesses, qui présente un substrat de commande ainsi qu'un élément de boîtier selon l'invention. Le substrat de commutation est assemblé à l'élément de boîtier dans la zone de planéité, en particulier par collage. Puisque le collage se fait dans la région de 20 la zone de planéité avec une planéité très importante, les déperditions de chaleur du système électronique collé sur la zone de planéité peuvent être dissipées de manière très efficace vers l'extérieur par le fond de la partie de boîtier, par exemple par un bloc de refroidissement qui est plaqué contre l'élément de boîtier. 25 La présente invention est décrite de manière plus détaillée à l'aide des figures, sur lesquelles on peut voir : Figure 1 : une vue tridimensionnelle d'un élément de boîtier selon l'invention ; Figure 2 : une vue du dessus d'un élément de boîtier selon l'invention ; 30 Figure 3a : une coupe le long de la ligne C-C de l'élément de boîtier selon l'invention ; Figure 3b : une coupe le long de la ligne B-B de l'élément selon l'invention ; Figure 4 : une coupe le long de la ligne B-B avec des tiges métalliques montées dans le passage. La figure 1 illustre une vue du dessus d'un élément de boîtier 1 selon l'invention. Ledit élément de boîtier 1 selon l'invention fait partie intégrante d'un boîtier, dans lequel est encapsulé ou enfermé par exemple un système électronique, de préférence une commande de boîte de vitesses. On peut clairement identifier la zone de planéité 3 de l'élément de boîtier 1. L'élément de boîtier 1 présente de préférence une forme de plaque ayant une faible épaisseur d, en comparaison avec les extensions dans les directions x et y. L'épaisseur de l'élément de boîtier d est comprise de préférence dans la plage allant de 1 mm à 3 mm, l'extension dans les directions x et y est située de préférence dans la plage allant de 30 mm à 100 mm. Dans l'élément de boîtier 1 en présence, la zone de planéité 3 est sensiblement rectangulaire et délimitée par quatre côtés 5.1, 5.2, 5.3 et 5.4. Dans le mode de réalisation illustré non limitatif, une pluralité d'orifices de passage 10 est disposée respectivement en une rangée, au niveau de trois des quatre côtés, à savoir au niveau des côtés 5.1, 5.2 et 5.3. Naturellement, l'aménagement de plusieurs rangées serait également envisageable si le corps de base devait recevoir plusieurs passages. Cette réalisation est avantageuse, toutefois en aucun cas obligatoire. On peut clairement identifier la dépression 20 définissant la zone de planéité 3. La dépression 20 permet de renforcer le corps de base présentant une forme de plaque. Le matériau du corps de base est de préférence un métal, en particulier un acier, un acier inoxydable, un acier doux, du NiFe ou un alliage NiFeCo. La figure 1 illustre le corps de base après que la dépression ait été aménagée par une opération de mise en forme, en particulier par estampage. En formant la dépression la zone de planéité est réalisée et le corps présentant sensiblement une forme de plaque est renforcé. Cela est clairement visible sur les coupes B-B et C-C (figures 3a-3b). Sur la vue du dessus illustrée sur la figure 2, les mêmes éléments portent les mêmes numéros de référence que sur la figure 1. On peut clairement identifier sur la figure 2 les orifices de passage 10 disposés en rangée au niveau des bords de l'élément de boîtier en dehors de la dépression ainsi qu'un joint d'étanchéité 42, qui est réalisé au niveau du bord du corps présentant sensiblement une forme de plaque par une opération de mise en forme, en particulier par matriçage. Le joint d'étanchéité 42 comprend un bourrelet fabriqué par matriçage. Un cache de tôle est placé par exemple sur le bourrelet. Grâce à un soudage par résistance, le cache de tôle peut être assemblé de manière étanche hermétiquement au composant selon l'invention dans la région du bourrelet. Les figures 3a et 3b illustrent des coupes le long des lignes C-C (figure 3a) et B-B (figure 3b). On peut clairement identifier la dépression sur la figure 3a, qui forme la zone de planéité et porte le numéro de référence 20. De plus, la figure 3a indique l'écart tE de la planéité aussi bien du côté supérieur ou côté intérieur 28.1 de la zone de planéité, laquelle est tournée vers le composant électronique, que du côté inférieur 28.2 ou côté extérieur de la zone de planéité 3. La valeur de la mesure de tolérance tE' est indiquée à 0,07 mm dans l'exemple de réalisation illustré aussi bien pour le côté intérieur 28.1 que pour le côté extérieur 28.2 sans limitation dans la zone de planéité 3. La mesure de tolérance tE est à compenser avec l'écart de la planéité. En outre, il convient d'identifier un joint d'étanchéité 42 (figure 2) par rapport aux parties de boîtier adjacentes du boîtier qui abrite le système électronique. On peut reconnaître sur la vue de la figure 3b (B-B) à nouveau la zone de planéité 3 ainsi que deux orifices de passage 10 sans matériau de fixation ni de tige. Les mêmes éléments que sur la figure 3a sont identifiés avec les mêmes numéros de référence. On peut clairement identifier la direction R, dans laquelle l'outil, de préférence l'outil de formage, par exemple un poinçon servant à fabriquer la dépression 20 agit sur la pièce à usiner présentant une forme de plaque. La direction R peut également être appelée direction d'estampage. Lors d'une autre étape de procédé, on vitrifie alors la tige métallique conjointement avec le matériau de fixation dans les orifices de passage 10, par exemple par réchauffement. Une vue de coupe le long de la ligne B-B, comme on peut le voir sur la figure 3b, est illustrée par la figure 4 avec une tige métallique 50.1, 50.2 vitrifiée dans les orifices de passage 10. Le matériau en verre 60 résultant de l'assemblage verre-métal est inséré entre la tige métallique et les orifices de passage. L'écart tE de la planéité à l'issue de la vitrification des tiges métalliques selon la figure 4 est pour les surfaces 28.1, 28.2 de la zone de planéité 3 approximativement de 0,1 mm, en d'autres termes la mesure de tolérance tE de la planéité n'augmente pas de manière significative lors de la contrainte thermique exercée lors de la vitrification et est égale à 0,1 mm. La variation de tE ne dépasse pas de préférence du fait de la sollicitation thermique 50 %, rapporté à la valeur tE du matériau non pourvu d'une vitrification, en particulier ladite valeur est située dans la plage allant de 10 % à 45 %. Si par exemple la valeur de tE = 0,07 mm avant la vitrification et ladite valeur de tE augmente pour s'établir à 0,1 mm comme dans l'exemple de réalisation, l'écart par rapport à la valeur avant la vitrification est donc d'environ 43 %. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, il est possible de prévoir que la zone de planéité est complètement pourvue d'une substance adhésive qui sert à assembler un substrat disposé dans la région de la zone de planéité à l'élément de boîtier afin de garantir ce faisant une bonne dissipation de la chaleur. La figure 5 illustre pour une surface 200 l'écart de la planéité. Comme on peut le voir sur ladite figure 5, la surface n'est pas plane. La planéité de la surface peut être quantifiée par la distance ou la mesure de tolérance tE. Dans ce cadre, tE est la distance entre deux plans parallèles 300.1, 300.2. La distance la plus grande entre une surface adjacente et la face réelle est l'écart de planéité. La distance tE est une mesure de tolérance, entre les limites de laquelle la face réelle non plane 200 vient se placer. Dans le cas présent, la mesure de tolérance tE correspond à l'écart de planéité. L'invention permet de proposer pour la première fois un élément de boîtier d'un boîtier pour un boîtier de système électronique qui se distingue en ce qu'une planéité élevée est fournie avec un écart de planéité 0,1 mm, en particulier située dans la plage allant de 0,005 mm à 0,02 mm par 10 mm de longueur sur toute la zone de planéité. De manière avantageuse, cela est possible sans usinages ultérieurs par enlèvement de matière de l'élément de boîtier requérant un grand renfort de moyens, seul un processus de mise en forme est suffisant, par exemple un estampage. La planéité importante a pour conséquence une bonne dissipation de la chaleur des substrats de commutation collés sur le fond du boîtier plat, par exemple au niveau d'un bloc de refroidissement. L'élément de boîtier selon l'invention se distingue par ailleurs en ce qu'il peut être fabriqué selon un procédé économique, par exemple lors d'un procédé d'estampage pouvant être appliqué en grande série tout en conservant un standard de qualité élevé. Cela permet ainsi d'éviter tous les inconvénients liés aux coûts intervenant dans le cas par exemple d'une finition par enlèvement de matière, et donc de résoudre le problème en particulier en ce qu'un usinage ultérieur n'est plus nécessaire non plus dans le cas de conducteurs, en particulier de tiges métalliques, dépassant de la plaque. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.15 REVENDICATIONS1. Élément de boîtier (1), en particulier pour un boîtier d'un système électronique, de préférence une commande de boîte de vitesses, comprenant : - une pluralité de passages (10) et une zone de planéité (3), l'élément de boîtier (1) comprenant dans la région de la zone de planéité (3) une dépression (20), caractérisé en ce que l'élément de boîtier (3) est renforcé par la dépression (20), et en ce que la zone de planéité (3) réalisée dans la région de la dépression (20) présente un écart de planéité 0,1 mm, en particulier un écart situé dans la plage allant de 0,005 mm à 0,02 mm par 10 mm de longueur. 2. Élément de boîtier (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de boîtier (1) présente sensiblement une forme de plaque dotée de côtés (5.1, 5.2, 5.3, 5.4), en particulier de quatre côtés, et en ce que la pluralité de passages (10) est disposée au moins le long d'un côté, en particulier le long de trois côtés, de la forme de plaque. 3. Élément de boîtier (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque pluralité de passages (10) comprend un orifice de passage (10), dans lequel est introduit au moins un conducteur métallique, en particulier un conducteur présentant une forme de tige, de préférence dans un matériau de fixation, en particulier en verre ou en vitrocéramique (60). 4. Élément de boîtier (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le conducteur présentant une forme de tige comprend une tige métallique (50.1, 50.2) dotée d'une tête métallique. 5. Élément de boîtier (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément de boîtier (1) comprend une empreinte de la forme d'un joint d'étanchéité (42). 6. Procédé de fabrication d'un élément de boîtier (1), en particulier pour un boîtier pour un système électronique, de préférence une commande de boîte de vitesses, à partir d'un matériau, en particulier d'un métal, à partir d'un élément présentant essentiellement une forme de plaque et doté d'une pluralité d'orifices de passage (10),comprenant les étapes suivantes : l'élément en forme de plaque est pourvu d'une dépression (20) grâce à un procédé de mise en forme, de préférence par estampage, de telle manière que - l'écart de planéité est 5_ 0,1 mm dans la région d'une zone de planéité (3) de l'élément de boîtier (1), en particulier est situé dans la plage allant de 0,005 mm à 0,02 mm par 10 mm et que l'élément en forme de plaque est renforcé par la dépression. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une tige métallique dotée d'un matériau de fixation, en particulier d'un matériau en verre ou en vitrocéramique, est introduite dans la pluralité d'orifices de passage (10) de l'élément de boîtier (1). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 7, caractérisé en ce que la dépression (20) est remplie d'une substance adhésive. 9. Commande de boîte de vitesses dotée d'un substrat de commutation et d'un élément de boîtier (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le substrat de commutation est lié à l'élément de boîtier (1) dans la zone de planéité (3), en particulier est assemblé à ce dernier par liaison de matière et de préférence collé.