Brevet FR3056173A1 — publié le 20180323

COMPARTIMENT MOTEUR COMPRENANT AU MOINS UN BOITIER POUR COMPOSANTS ELECTRIQUES ET/OU ELECTRONIQUES Domaine de l'invention L'invention se rapporte à un compartiment moteur d'un véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention concerne un compartiment moteur comprenant un boîtier de composants électriques et/ou électroniques. Etat de la technique Il est connu par exemple des installations de composants électroniques et électriques (EE) dans le compartiment du moteur d'un véhicule automobile. Ces composants sont par exemple des fusibles, des relais, ou des centraux de calcul. De manière conventionnelle, les composants EE doivent être installés à une hauteur au minimum de 600 mm du sol afin d'être protégés d'un point de vue d'exposition à l'eau. Cependant, avec l'augmentation de l'électronique de bord dans les véhicules automobiles, il est nécessaire d'ajouter plus de composants EE. Ces composants sont disposés dans le compartiment moteur, où il y a de moins en moins de place disponible pour ce type de de composants sensibles à l'eau. Par conséquent, des constructeurs automobiles sont obligés de placer les composants EE dans des zones ne respectant pas la hauteur minimale de 600 mm du sol, autrement appelé des zones d'exposition à l'eau. Ainsi, les composants EE, situés dans ces zones, peuvent être impactés par la présence d'eau lorsque le véhicule se trouve dans une zone inondée ou elle roule sur une flaque d'eau ou dans un gué. Afin de protéger des composants EE du contact avec l'eau, 30 il a été proposé de les placer dans un boîtier fermé par un couvercle comportant des joints d'étanchéité. Cependant, les 3056173 2 joints d'étanchéité, s'usant au cours du temps, n'assure pas d'une protection à long terme. De plus, ce boîtier, une fois ouvert suite à une intervention d'entretien ou de réparation, ne garantit plus une bonne étanchéité. 5 Objectifs de l'invention L'invention propose une solution visant à pallier les inconvénients précités. Un objectif de l'invention est de proposer un compartiment moteur comprenant un boîtier de composants électriques et/ou 10 électroniques qui permet de les protéger du contact avec l'eau, surtout quand ils se situent dans la zone d'exposition à l'eau, c'est-à-dire à moins de 600 mm du sol. Un autre objectif de l'invention est de fournir un boîtier d'installation qui propose une protection constante dans le 15 temps. Description générale de l'invention Avec ces objectifs en vue, l'invention propose un compartiment moteur présentant une hauteur s'étendant selon un axe vertical Z comprenant au moins un boîtier dans lequel sont 20 installés des composants électroniques et/ou électriques; ledit boîtier comprenant des parois latérales, un fond, et une ouverture disposée en regard dudit fond. Selon l'invention, le compartiment comprend les moyens de fixation adapté pour fixer le boîtier audit compartiment. Les parois latérales et le fond sont pleins 25 et forment un ensemble étanche et le boîtier est agencé dans le compartiment moteur de manière que l'ouverture soit située plus bas que le fond par rapport à l'axe vertical Z. Le boîtier, ainsi fixé au compartiment du moteur, comprend donc l'ouverture face au sol et le fond orienté vers le haut. Il 30 n'y pas d'autre ouverture à part celle qui est en face du fond. Le niveau selon l'axe Z de l'ouverture est inférieur au niveau 3056173 3 du fond. On définit l'axe Z l'axe vertical du compartiment moteur quand le véhicule est à l'arrêt sur une surface plane. De cette manière, lorsque l'eau monte selon l'axe Z, de l'air est piégé à l'intérieur du boîtier. L'air piégé empêche 5 donc l'eau de monter plus haut dans le boîtier. Parallèlement, grâce aux moyens de fixation, le boîtier est maintenu en place malgré la pression exercée par l'eau. En effet, lorsque l'eau monte selon l'axe Z, la pression exercée par l'eau verticalement a tendance à pousser le boîtier vers le haut. Le moyen de fixation 10 permet au boîtier de résister à cette poussée et d'éviter un basculement éventuel du boîtier. En appliquant les théorèmes fondamentaux de l'hydrostatique, on peut calculer la hauteur h de l'eau montée dans le boîtier. La hauteur h est calculée en fonction de la 15 hauteur totale H du boîtier et de la profondeur maximale d'immersion dans l'eau du boîtier Zra,,. Par définition, la profondeur maximale d'immersion dans l'eau du boîtier est mesurée à partir de l'ouverture du boîtier jusqu'à la surface de l'eau. Avantageusement, on fixe la profondeur d'immersion maximale zmax 20 à 600 mm, selon les règles d'implantation des composants EE, pour calculer la hauteur h quand ces composants sont placés dans la zone d'exposition à l'eau. A partir de la hauteur h calculée, on peut placer les composants EE à un niveau plus élevé par rapport à cette hauteur h. 25 Ainsi, grâce à l'invention, les composants peuvent être placés dans la zone d'exposition à l'eau tout en étant protégés de tout contact avec l'eau. Selon une autre caractéristique avantageuse mais facultative de l'invention, le boîtier comprend un couvercle d'anti-projection obturant l'ouverture. En effet, dans l'exemple d'un véhicule automobile qui avance dans un gué, l'eau remonte selon l'axe Z en formant des vagues et des projections d'eau. Ces dernières peuvent être envoyées jusqu'à la hauteur des composants 3056173 4 EE. Pour cette raison, afin de mieux protéger les composants des projections d'eau, le couvercle anti-projection obture le boîtier au niveau de l'ouverture. Ainsi, le couvercle constitue une barrière de protection efficace contre ces projections d'eau. 5 Selon une caractéristique avantageuse mais facultative de l'invention, le fond et l'ouverture sont parallèles et que le boîtier comprend une section transversale constante au long de l'axe vertical Z. Ainsi, le boîtier est simple à fabriquer et le calcul pour déterminer la hauteur h de l'eau montée dans le 10 boîtier est simplifié. Avantageusement mais facultativement, le couvercle comprend un trou de passage d'un toron de câbles destiné à alimenter les composants électroniques et électriques. Ainsi, le trou de passage pratiqué au niveau du couvercle permet d'éviter de faire 15 une ouverture dans le boîtier à une hauteur telle que lorsque le boîtier est submergé dans l'eau, il y a une surpression de l'eau à ce niveau et donc un risque de faire rentrer de l'eau via cette ouverture, ce qui peut être dangereux lorsque l'ouverture est au même niveau que les composants EE. 20 Selon un mode de réalisation de l'invention, le trou est excentré et présente un diamètre supérieur au diamètre du toron de câbles. Le couvercle d'anti-projection, fixé au boîtier, est incliné par rapport à un axe perpendiculaire à l'axe Z et agencé de manière que le trou de passage soit situé du côté le plus bas. 25 De plus, le côté le plus bas du couvercle est placé à une distance c mesurée à partir de l'ouverture tel que c est égale ou supérieure à une hauteur h de l'eau montée dans le boîtier, h étant calculée suivant la formule : atat P P (Zmax + H + -11) + ,\1(Zmax + H + -11)2 - 4 . Zmax - H P 9 P 9 h= 2 30 avec H étant la hauteur totale du boîtier et Zmax étant la profondeur maximale d'immersion du boîtier fixée à 600mm. 3056173 5 Ainsi, dans le cas où de l'eau se trouve pour une raison quelconque sur la face interne du couvercle, l'eau coule, par gravité, vers le trou de passage de câble et sort du boîtier. Il s'agit donc un moyen simple mais efficace pour faire évacuer 5 l'eau du boîtier. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le couvercle d'anti-projection est fixé au boîtier par clippage. Cela permet de ne pas réaliser d'autres ouvertures dans le boîtier pour y fixer le couvercle d'anti-projection. 10 Selon une autre caractéristique facultative mais avantageuse de l'invention, les moyens de fixation sont constitués des plaques taraudées disposées en bas et en haut du boîtier. Alternativement, les moyens de fixation sont constitués des 15 crochets. Avantageusement mais facultativement, les moyens de fixation et le boîtier forment une pièce monobloc. A titre d'exemple, ils sont réalisés par moulage par injection plastique. L'invention concerne également un véhicule automobile 20 comprenant un compartiment moteur selon l'invention. Liste des figures - La figure 1 représente de manière schématique une vue de côté d'un compartiment moteur selon l'invention - La figure 2 représente de manière schématique un 25 boîtier, comportant des composants EE, complètement submergé par l'eau, ledit boîtier faisant partie du compartiment moteur de la figure 1; - La figure 3 représente une vue en perspective du boîtier de la figure 2 selon un premier mode de réalisation de 30 l'invention ; 3056173 6 - La figure 4 représente une vue de coupe du boîtier de figure 3 ; - La figure 5 représente une vue de coupe et de face du boîtier de la figure 3 ; 5 - La figure 6 représente une vue en perspective d'un couvercle du boîtier de la figure 3 ; - Les figures 7 et 8 représentent respectivement une vue arrière et une vue avant du boîtier selon un autre mode de réalisation de l'invention. 10 Description détaillée de l'invention En référence à la figure 1, un compartiment moteur 1 d'un véhicule automobile présente une longueur s'étendant selon un axe longitudinal X, une largeur selon un axe transversal Y et une hauteur s'étendant selon un axe vertical Z. Les trois axes sont 15 perpendiculaires l'un par rapport à l'autre. Les termes « avant » et « arrière » sont définis par rapport à l'axe longitudinal X et au sens de circulation du véhicule alors que les termes « haut » et « bas », « supérieur » et « inférieur » sont définis par rapport à l'axe vertical Z. 20 Un boîtier 2 est fixé à l'intérieur du compartiment moteur 1. Des composants électriques et/ou électroniques (EE) 3, ci-après appelés les composants 3, sont placés à l'intérieur du boîtier 2. Le boîtier 2 comprend des parois latérales 22, un fond 21 et une ouverture 23 disposée en regard du fond 21. Le boîtier 25 2 est agencé dans le compartiment moteur 1 de manière que son axe principal I est parallèle à l'axe Z et que l'ouverture 23 se trouve face au sol. En d'autres termes, le boîtier 2 est fixé au compartiment moteur 1 en position verticale. Le boîtier 2 est disposé à la manière d'une cloche de sorte que ledit fond soit 30 en partie supérieure et l'ouverture en partie basse. Le boîtier est représenté en figure 1 sous forme d'un parallélépipède mais 3056173 7 on comprendra que toute forme délimitant un volume ouvert en partie inférieure, y compris au moyen d'une paroi unique à la manière d'une cloche, convient sans sortir du cadre de la présente invention, pour autant qu'elle permet de loger les composants 5 électriques et/ou électroniques à hauteur suffisante au-dessus de l'ouverture. Dans l'exemple illustré, la distance hi mesurée entre le sol et l'ouverture 23 est de 230 mm et la distance h2 mesurée entre le sol et le fond 21 du boîtier 2 est de 380 mm. Cela 10 signifie que les composants 3 sont situés dans la zone d'exposition à l'eau, à savoir inférieure à 600 mm du sol. A la figure 2, le boîtier 2 est complètement submergé dans l'eau. Il s'agit d'un cas extrême qui puisse arriver. Grâce à la disposition particulière du boîtier 2, l'eau ne peut monter qu'à 15 une hauteur h. Celle-ci est facilement calculée en fonction des paramètres suivants : - La hauteur totale du boîtier H ; - La profondeur maximale d'immersion du boîtier dans l'eau Zmax ; 20 - Les constants physiques tels que la pression atmosphérique Patm à l'air ambiante ; la gravité g et la densité de l'eau p. Le calcul de la hauteur h en fonction de ces paramètres est expliqué ci-après. 25 Sur un point A situé à l'interface entre l'air piégé dans le boîtier 2 et l'eau à l'extérieur, il y a l'équilibre entre la pression exercée par l'eau sur l'air piégé (P ,- externe/A) et la pression de l'air piégé sur l'eau (Pinterne/A) Pext/A =Pint/A - 30 Compte tenu que l'air à l'intérieur du boîtier 2 est à pression atmosphérique avant l'immersion que le boîtier 2 est 3056173 8 parallélépipédique (ayant même section sur toute la hauteur totale du boîtier H), la pression interne est : H Pint/A = P atm/A H - h La pression externe exercée par l'eau sur le point A est 5 la somme de la pression atmosphérique et de la pression de la colonne d'eau au niveau du point A à Zmax-h : Pext/A = Patm + P - g - (Zmax - h) En égalisant ces pressions et en isolant la hauteur h, nous obtenons la formule pour calculer h : P ahn 2 7 P ahn (Zrnax±H±)+ (Zrnax±H±) 4 .-rnax'll 10 h = p.g p.g 2 avec : p : densité de l'eau (1000 kg/m3) G : accélération de la gravité (9,806 m/s2) Patin : pression atmosphérique (101023 Pa) Bien entendu, le calcul de la pression interne peut être 15 différent en fonction de la forme du boîtier. Dans l'exemple illustré, la profondeur maximale d'immersion du boîtier Zmax dans l'eau, définie réglementairement, est à 600 mm. La hauteur totale du boîtier H est de 150 mm. Par le calcul, on trouve que l'eau remonte à une hauteur h égale à 6,19 mm, ce 20 qui permet de définir la distance d, la distance mesurée entre l'ouverture 23 du boîtier 2 et l'emplacement des composants 3, qui soit supérieure à la hauteur h. Par exemple, la distance d peut être de 50 mm. Tel qu'illustré aux figures 3 et 4, le boîtier 2 a une 25 forme rectangulaire avec l'ouverture 23 orientée vers le bas. Le fond 21 et les parois latérales 22 sont pleins et forment un ensemble monobloc et étanche à l'eau. Le boîtier 2 comprend en outre des moyens de fixation 24 qui sont ici quatre plaques taraudées 241, 242, 243, 244, disposées deux par deux, en haut 30 et en bas du boîtier 2. Les plaques taraudées 241, 242, 243, 244 3056173 9 sont vissées à un support (non illustré) du compartiment moteur 1 pour y fixer le boîtier 2. Dans cet exemple, les plaques taraudées sont venues de matière avec le boîtier 2. Dans un autre mode de réalisation, ces plaques peuvent être des pièces à part 5 qui sont reliés au boîtier par clippage ou un autre moyen permettant de préserver les parois latérales et le fond du boîtier. Une variante des moyens de fixation est illustrée à la figure 7. Il s'agit d'un panneau 25 collé à une paroi latérale 10 arrière 221 du boîtier. Le panneau 25 porte des crochets 251, 252, 253 disposés symétriquement par rapport à une ligne horizontale L parallèle à l'axe longitudinal X. Ainsi, pour fixer le boîtier 2 au compartiment moteur 1, il suffit de glisser ces crochets 251, 252, 253 sur une bande rectangulaire (non 15 représentée) fixé audit compartiment 1. Les crochets 251, 252, 253, ainsi montés sur la bande, bloquent complètement le déplacement selon l'axe Z du boîtier 2. Sur la figure 4, des logements 26 pour recevoir les composants 3 sont installés à une hauteur respectant la distance 20 d définie ci-dessus. Ici, les logements 26 sont constitués de trois glissières 261, 262, 263. Chacune d'entre elles comporte deux rainures 265, 266 dans lesquelles est insérée une plaque support portant les composants 3. Chacune des glissières 261, 262, 263 comprend en outre au moins une butée (non représentée) 25 permettant d'immobiliser la plaque support. Dans cet exemple les glissières et le boîtier sont réalisées en une seule pièce par un procédé de moulage par injection. Les composants 3, une fois installés dans le boîtier 2, sont reliés à des câbles d'alimentation et/ou de 30 télécommunication. Ces câbles sont regroupés en un seul ensemble, autrement appelé un toron de câbles 27. Afin de protéger les câbles des agressions, le toron de câbles 27 est couvert par un revêtement 28 (GAF : Gaine Annelée Fendue). 3056173 10 Tel qu'illustré aux figures 4 et 5, un couvercle d'antiprojection 4 obture l'ouverture 23 du boîtier 2. Le couvercle d'anti-projection 4 sert à protéger les composants 3 des projections d'eau lorsque le véhicule passe sur une flaque d'eau. 5 Le couvercle d'anti-projection 4 comprend un trou de passage 41 excentré pour faire passer le toron de câbles 27. Le trou de passage 41 est situé, ici, sur un côté du couvercle 4. Le couvercle 4 est incliné par rapport à l'axe X dans le boîtier 2 de manière que le trou de passage 41 soit situé du côté 10 le plus bas du couvercle. Par ailleurs, Le diamètre du trou de passage 41 est supérieur au diamètre du toron de câbles 27. En conséquence, par la gravité, l'eau sur la face interne 45 du couvercle 4 s'écoule vers le trou de passage 41 et sort du boîtier 2. Il s'agit d'un écoulement naturel de l'eau vers l'extérieur 15 du boîtier 2. Afin d'éviter l'introduction de l'eau dans la face interne 45 du couvercle, le côté le plus bas du couvercle 4 est mis, ici, à une distance c, mesurée à partir de l'ouverture, qui est supérieure à la hauteur h définie ci-dessus. Le couvercle 4 est 20 fixé au boîtier par clipsage. Dans l'exemple illustré, le boîtier comprend un épaulement 29 près de l'ouverture 23. L'épaulement du boîtier 29 est incliné par rapport à l'axe X et la partie la plus basse de l'épaulement 29 est située à la distance c définie ci-dessus. Le couvercle 4, 25 tel que représenté à la figure 6, comprend un épaulement 42 de forme complémentaire de l'épaulement du boîtier 29. Ainsi, la coopération de ces épaulements 29 et 42 permet de fixer le couvercle 4 au boîtier 2. Bien entendu, d'autres modes de fixation sont possibles 30 tels que le collage, le soudage. En fonction de la structure interne du compartiment moteur 1, le toron de câbles 27 peut être dirigé vers la droite et ou la gauche du boîtier 2. 3056173 11 A la figure 4, le toron de câble 27, une fois sorti à l'extérieur, est dirigé vers un côté du boîtier 2 en respectant un rayon de courbure propre au toron. Des colliers de serrage 43 sont placés au long du toron de câbles. Selon un autre exemple 5 de réalisation de l'invention illustré à la figure 6, le toron de câbles est dirigé vers un autre côté du boîtier 2. Dans cet exemple, une ventouse 44 est installée sur un des colliers de serrage 43, ce qui permet d'adhérer le toron de câbles 27 à une paroi latérale 222 du boîtier. 10 Le compartiment moteur 1 comprenant un boîtier 2 tel que décrit précédemment permet de protéger les composants 3 de contact avec l'eau en assurant une protection durable dans le temps, car il n'y a pas de joint d'étanchéité risquant de s'user ni de risque de pénétration d'eau dans la partie supérieure du boîtier 2. 15 REVENDICATIONS1. Compartiment moteur (1) présentant une hauteur s'étendant selon un axe vertical Z comprenant - au moins un boîtier (2) dans lequel sont installés des composants électroniques et/ou électriques (3) ; ledit boîtier comprenant des parois latérales (22), un fond (21), et une ouverture (23) disposée en regard dudit fond (21), ledit compartiment moteur (1) étant caractérisé en ce que : - le compartiment (1) comprend les moyens de fixation (24, 241, 242, 243, 244 ; 25, 251, 252, 253) adapté pour fixer le boîtier (2) audit compartiment (1), les parois latérales (22) et le fond (21) sont pleins et forment un ensemble étanche ; - le boîtier (2) est agencé dans le compartiment moteur (1) de manière que l'ouverture (23) soit située plus bas que le fond (21) par rapport à l'axe vertical Z. 2. Compartiment moteur (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le boîtier (2) comprend un couvercle d'anti- projection (4) obturant l'ouverture (23). 3. Compartiment moteur (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le fond (21) et l'ouverture (23) sont parallèles et en ce que le boîtier (2) comprend une section transversale constante au long de l'axe vertical Z. 4. Compartiment moteur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le couvercle d'anti-projection (4) comprend un trou de passage (41) pour un toron de câbles (27) couvert d'un revêtement de protection (28), et destiné à alimenter les composants électroniques et électriques (3). 3056173 13 5. Compartiment moteur (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que - le trou de passage (41) est excentré et présente un diamètre supérieur au diamètre du toron de câbles (27); 5 - le couvercle d'anti-projection (4), fixé au boîtier (2), est incliné par rapport à un axe perpendiculaire à l'axe Z et agencé de manière que le trou de passage (41) soit situé du côté le plus bas du couvercle; et - le côté le plus bas du couvercle est placé à une 10 distance c mesurée à partir de l'ouverture (23) tel que c est égale ou supérieure à une hauteur h de l'eau montée dans le boîtier (2), h étant calculée suivant la formule : (4,', HPat '71) j 1(4,'.' I H I Pczn)2 4 - Z - H h= avec H étant la hauteur totale du boîtier (2) et Zmax étant la 15 profondeur maximale d'immersion du boîtier (2) fixée à 600mm. 6. Compartiment moteur (1) selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le couvercle d'anti-projection (4) est fixé au boîtier (2) par clippage. 7. Compartiment moteur selon l'une des revendications 1 à 20 6 caractérisé en ce que les moyens de fixation (24) sont constitués des plaques taraudées (241, 242, 243, 244) disposées en bas et en haut du boîtier. 8. Compartiment moteur selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les moyens de fixation (25, 251, 252, 25 253) sont constitués des crochets (251, 252, 253). 9. Compartiment moteur selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de fixation (24, 241, 242, 243, 244 ; 25, 251, 252, 253) et le boîtier (2) forment une pièce monobloc. 2 3056173 14 10. Véhicule automobile comprenant un compartiment moteur (1) selon l'une des revendications précédentes.