Brevet FR3027745A1 — publié le 20160429

REGULATEUR PORTE-BALAIS D'ALTERNATEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne un régulateur porte-balais d'alternateur de véhicule automobile. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Les alternateurs modernes pour véhicules automobiles sont des 10 équipements compacts dans lesquels sont intégrés les dispositifs de commande et de régulation. C'est le porte-balais associé au collecteur du rotor qui supporte le plus souvent le dispositif de régulation de la tension produite par l'alternateur, constituant un ensemble régulateur porte-balais relié au faisceau de câblage 15 électrique du véhicule au moyen de bornes ou de connecteurs. Un régulateur porte-balais de ce type est par exemple décrit dans la demande de brevet FR2969411 par la société VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR. Un tel régulateur porte-balais de la technique antérieure comporte un circuit électronique sous la forme d'une puce électronique incorporant 20 un ASIC. La Fig.1 de la présente demande de brevet d'invention montre un autre régulateur porte-balais 1 de la technique antérieure comportant une puce électronique 10. De manière connue, ce régulateur porte-balais est réalisé par surmoulage 25 avec un matériau plastique d'un circuit de traces conductrices 11 (désigné « leadf rame » an anglais) sur lequel sont rapportés par collage et soudure des composants électroniques. Le circuit de traces 11 est réalisé par matriçage d'un feuillard de fer doux. Le surmoulage à proprement parlé du circuit de traces 11 est précédé par une étape de pré-surmoulage. Cette étape de pré-surmoulage assure 30 un surmoulage partiel des traces afin de maintenir l'agencement des traces entre elles après une découpe de portions métalliques de liaison mécanique entre les traces, portions métalliques provenant du matriçage et qu'il faut éliminer pour former le circuit de connexion électrique. L'opération finale de surmoulage permet de former le boîtier du régulateur porte-balais qui, outre le circuit de traces 11, 35 comporte deux logements 12a, 12b pour des balais conducteurs (non représentés) - 2 - destinés à assurer des contacts électriques avec le collecteur (non représenté) de l'alternateur, des logements 13, 14 et 15 pour les composants électroniques et des bornes de connexion électrique et mécanique 16a, 16b et 16c. Les bornes de connexion électrique et mécanique 16a, 16b et 16c sont reliées électriquement au 5 circuit de traces 11 et permettent un montage mécanique du régulateur porte-balais sur un palier arrière de l'alternateur et son raccordement électrique au réseau d'alimentation électrique du véhicule. Les balais conducteurs permettent d'établir une liaison électrique avec un enroulement d'excitation du rotor de l'alternateur. Les composants électroniques comportent la puce ASIC 10 collée et reliée 10 électriquement par des fils soudés 101 (technique dite de « wire bonding » en anglais) au circuit de trace 11 et des composants discrets 17, 18 formés de condensateurs. Pour terminer, les logements contenant les composants électroniques sont fermés avec un matériau de scellement assurant un recouvrement étanche et une protection mécanique des composants. 15 Dans cette technique antérieure, le report de la puce ASIC dans le régulateur porte-balais et sa liaison électrique au circuit de traces est une opération délicate et coûteuse. En effet, la réalisation des liaisons électriques par fils soudés (« wire bonding »), directement sur la puce, demande une grande précision et est consommatrice de temps. 20 Il est donc souhaitable de proposer un régulateur porte-balais de nouvelle génération autorisant une réduction significative des coûts par suppression de l'opération de « wire bonding » et par utilisation de boîtiers électroniques disponibles sur catalogue. 25 DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION L'invention concerne donc un régulateur porte-balais d'alternateur de véhicule automobile du type de ceux comportant : - un boîtier en matériau isolant apte à être monté sur un palier arrière de l'alternateur et formant un ensemble monobloc avec au moins un logement apte à 30 contenir des balais permettant d'établir une liaison électrique avec un enroulement d'excitation d'un rotor de l'alternateur; - un composant électronique de régulation connecté électriquement à un circuit de traces surmoulé dans le boîtier; et - un radiateur de refroidissement pour le composant électronique de régulation. - 3 - Conformément à l'invention, le composant électronique de régulation comporte une électrode dorsale sur laquelle est monté le radiateur, l'électrode dorsale et le radiateur étant en contact électrique et thermique et fixés solidairement sur une portion du circuit de traces. Selon une caractéristique particulière, la portion sur laquelle sont fixés l'électrode dorsale et le radiateur est une portion en surplomb du circuit de traces. Selon une autre caractéristique particulière, le composant électronique de régulation est contenu dans un premier logement du boîtier dont une ouverture est recouverte par le radiateur. Selon encore une autre caractéristique particulière, le boîtier comporte un second logement contenant un condensateur dont une ouverture est recouverte par le radiateur. Selon encore une autre caractéristique particulière, le radiateur est formé d'une plaquette en aluminium. Selon encore une autre caractéristique particulière, le montage du radiateur et de l'électrode dorsale sur ladite portion du circuit de traces, permettant une jonction électrique de masse, est assuré au moyen d'une vis, de préférence auto-taraudeuse. Selon encore une autre caractéristique particulière, le composant 20 électronique de régulation comprend des broches de connexion pliées et formant des pattes de connexion reliées électriquement à des plages de connexion correspondantes du circuit de traces. Selon encore une autre caractéristique particulière, les pattes de connexion sont reliées par soudure électrique aux plages de connexion correspondantes du 25 circuit de traces. Selon encore une autre caractéristique particulière, l'ensemble des connexions électriques des composants électroniques rapportés dans le régulateur porte-balais sont réalisées par soudure électrique sur une même face du circuit de traces. 30 Selon encore une autre caractéristique particulière, le composant électronique de régulation est un composant standard comprenant un port de communication de type LIN ou multifonction. Les quelques spécifications ci-dessus de l'invention auront rendu évidents pour l'homme de métier les avantages apportés par ce régulateur porte-balais par 35 rapport à la technique antérieure. - 4 - Des spécifications détaillées de l'invention sont données dans la description qui suit en liaison avec les dessins ci-annexés. Il est à noter que ces dessins n'ont d'autre but que d'illustrer le texte de la description et ne constituent en aucune sorte une limitation de la portée de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La Figure 1 est une vue en perspective d'un régulateur porte-balais d'alternateur de véhicule automobile selon la technique antérieure, montré dans un état partiellement déshabillé; Les Figures 2a, 2b et 2c sont des vues d'une forme de réalisation particulière d'un régulateur porte-balais selon l'invention, le régulateur porte-balais étant montré dans ces figures dans différents états de déshabillement partiel; Les Figures 3a et 3b sont des vues en perspective du composant électronique de régulation contenu dans cette forme de réalisation particulière du régulateur porte-balais selon l'invention; La Figure 4 est une vue en perspective montrant le circuit de traces du régulateur porte-balais et le montage du composant électronique de régulation sur celui-ci; La Figure 5 est une vue partielle de dessus montrant les soudures des 20 pattes des broches de connexion du composant électronique de régulation sur le circuit de traces; La Figure 6 est une vue en perspective de la plaquette radiateur; et Les Figures 7a et 7b sont des vues en perspective montrant le montage du composant électronique de régulation et de la plaquette radiateur sur le circuit de 25 traces. DESCRIPTION D'UNE FORME DE REALISATION PARTICULIERE DE L'INVENTION Une forme de réalisation particulière 2 du régulateur porte-balais selon 30 l'invention est maintenant décrite en référence dans un premier temps aux Figures 2a, 2b et 2c. Comme montré aux Figures 2a, 2b et 2c, le régulateur porte-balais 2 comporte essentiellement un boîtier 20 incluant des logements 12a, 12b pour des balais conducteurs et un circuit de traces surmoulé 21, un composant électronique - 5 - de régulation 22, des composants électroniques auxiliaires 23a, 23b, et une plaquette radiateur 24. Le boîtier 20 est conçu de manière à loger le composant de régulation 22 et la plaquette radiateur 24 ainsi que les composants électroniques auxiliaires 23a, 5 23b. Le circuit de traces 21 peut être réalisé selon différents procédés et est surmoulé pour former le boîtier 20. Le composant de régulation 22, montré à la Figure 3a, est typiquement un composant disponible sur catalogue, par exemple, dans cette forme de réalisation, un composant proposé en boîtier standard type T0220 avec cinq broches. Il peut 10 s'agir par exemple d'un régulateur du type ayant une interface de communication LIN VDA tel que proposé par la société Infineon (marque déposée) sous la référence TLE8880 et apte à gérer une liaison de communication de type LIN avec l'unité électronique de contrôle moteur du véhicule. Des régulateurs de tension en boîtier standard, ayant une interface de communication de type multifonction sont 15 également adaptés pour un régulateur porte-balais selon l'invention. Comme montré à la Figure 3b, dans cette forme de réalisation particulière, le composant de régulation 22 comprend cinq broches de connexion 220 à 224. Conformément à l'invention, les broches de connexion 220 à 224 sont pliées. Les broches de connexion 220 à 224 ont chacune ici avec un double pliage à 90 degrés 20 dans des sens de pliage opposés. Ces pliages effectués sur les broches 220 à 224 permettent de former à leurs extrémités respectives des pattes aptes à être soudées électriquement sur des plages de soudures respectives 210 à 214, montrées aux Figures 4 et 5, du circuit de traces 21. Le composant de régulation 22 comprend également une électrode dorsale 25 225 munie d'un orifice 226 et destinée à être fixée au circuit de traces 21 au moyen d'une vis de fixation 25, comme montré à la Figure 8. Les composants électroniques auxiliaires 23a, 23b, sont des condensateurs ayant essentiellement des fonctions de filtrage, respectivement pour le circuit de régulation 22 et la liaison de communication LIN. Ces condensateurs 23a et 23b 30 comportent chacun de manière connue deux broches de connexion destinées à être soudées électriquement sur des plages de soudures respectives 230a et 230b montrées aux Figures 2c et 4. On notera ici que les composants 22 et 23a, 23b sont implantés dans le régulateur 2 de telle manière que l'ensemble des pattes de connexion de ceux-ci, 35 destinées à être soudées électriquement, sont soudées d'un même côté du - 6 - régulateur, ce qui évite des opérations de retournement du régulateur 2 pendant le processus de fabrication. La plaquette radiateur 24 et son montage dans le régulateur 2 sont montrés à la Figure 6 et Figures 2a, 7a, 7b et 8. La plaquette radiateur 24 est typiquement en aluminium et comporte un orifice 240 pour le passage de la vis de fixation 25. Comme montré en coupe à la Figure 8, la vis 25 est insérée dans l'orifice 240 de la plaquette radiateur 24 et dans l'orifice 226 de l'électrode dorsale 225 du composant de régulation 22 et est visée dans un orifice correspondant 215 du circuit de traces 21, sur une portion 216 en surplomb de celui-ci. La portion en surplomb 216 est visible aux Figures 4, 7a et 7b. La plaquette radiateur 24 et l'électrode dorsale 225 du composant de régulation 22 sont prises en sandwich et serrées entre la tête de la vis 25 et la portion en surplomb 216. On notera que la vis 25 est avantageusement une vis auto-taraudeuse. La plaquette radiateur 24 comporte une face inférieure en contact électrique et thermique avec l'électrode dorsale 225 du composant de régulation 22 et une face supérieure en contact avec la tête de la vis 25. La face supérieure de la plaque radiateur 24 donne sur l'extérieur du régulateur 2 et permet un refroidissement par conduction et convection du composant de régulation 22, la face inférieure de la plaque radiateur 24 étant en contact thermique avec l'électrode dorsale 225. L'électrode dorsale 225 du régulateur 2 est également en contact électrique et thermique avec la portion en surplomb 216 du circuit de traces. Ce contact thermique avec la portion en surplomb 216 autorise aussi une dissipation thermique des calories provenant du composant de régulation à travers une partie de masse métallique constituée par le circuit de traces 21. On notera que la plaquette radiateur 24, une fois montée sur le régulateur 2, ferme une ouverture du logement contenant le composant de régulation 22 ainsi qu'une ouverture du logement contenant le condensateur 23b (montré à la Figure 2c). Une fonction de protection contre des chocs mécaniques et une pénétration d'impuretés / contaminants est ainsi également assurée par la plaquette radiateur 24. On notera également que l'invention permet d'éviter un entrelacement de portions du circuit de traces et permet d'obtenir des portions de traces pour la - 7 - soudure électrique du composant électronique de régulation qui sont toutes à plat sur un même plan. Ces caractéristiques facilitent le processus de fabrication. L'invention étant maintenant divulguée à travers la forme de réalisation particulière décrite en détail ci-dessus, l'homme du métier pourra s'inspirer des 5 enseignements contenus dans la présente demande pour concevoir d'autres formes de réalisation de l'invention adaptées à des applications particulière de l'invention. L'invention embrasse donc toutes les variantes possibles de réalisation, dans la mesure où les caractéristiques de ce régulateur porte-balais ne sortent pas du cadre fixé par les revendications ci-après. 10 REVENDICATIONS1) Régulateur porte-balais (2) d'alternateur de véhicule automobile du type de ceux 5 comportant : - un boîtier (20) en matériau isolant apte à être monté sur un palier arrière dudit alternateur et formant un ensemble monobloc avec au moins un logement (12a,12b) apte à contenir des balais permettant d'établir une liaison électrique avec un enroulement d'excitation d'un rotor dudit alternateur; 10 - un composant électronique de régulation (22) connecté électriquement à un circuit de traces (21) surmoulé dans ledit boîtier (20); et - un radiateur de refroidissement (24) pour ledit composant électronique de régulation; caractérisé en ce que ledit composant électronique de régulation (22) 15 comporte une électrode dorsale (225) sur laquelle est monté ledit radiateur (24), lesdits électrode dorsale (225) et radiateur (24) étant en contact électrique et thermique et fixés solidairement sur une portion (216) du circuit de traces (21). 2) Régulateur porte-balais (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite 20 portion sur laquelle sont fixés lesdits électrode dorsale (216) et radiateur (24) est une portion en surplomb (216) dudit circuit de traces (21). 3) Régulateur porte-balais (2) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit composant électronique de régulation (22) est contenu dans un premier 25 logement dudit boîtier (20) dont une ouverture est recouverte par ledit radiateur (24). 4) Régulateur porte-balais (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit boîtier (20) comporte un second logement contenant un condensateur (23b) dont 30 une ouverture est recouverte par ledit radiateur (24). 5) Régulateur porte-balais (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit radiateur est formé d'une plaquette en aluminium. 6) Régulateur porte-balais (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le montage dudit radiateur (24) et de ladite électrode dorsale (216) sur ladite portion (216) du circuit de traces (21) est assuré au moyen d'une vis 5 (25) de préférence auto-taraudeuse. 7) Régulateur porte-balais (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit composant électronique de régulation (22) comprend des broches de connexion pliées et formant des pattes de connexion (220 à 223) 10 reliées électriquement à des plages de connexion correspondantes (210 à 213) dudit circuit de traces (21). 8) Régulateur porte-balais (2) selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites des pattes de connexion (220 à 223) sont reliées par soudure électrique 15 auxdites plages de connexion correspondantes (210 à 213) dudit circuit de traces (21). 9) Régulateur porte-balais (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'ensemble des connexions électriques des composants 20 électroniques (22, 23a, 23b) rapportés dans le régulateur porte-balais (2) sont réalisées par soudure électrique sur une même face du circuit de traces (21). 10) Régulateur porte-balais (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit composant électronique de régulation (22) est un 25 composant standard comprenant une interface de communication de type LIN ou multifonction.