Brevet FR3062771A1 — publié le 20180810

Module électronique refroidi par convection forcée avec grille de distribution du flux d'air La présente invention concerne un module électronique refroidi par convection forcée. Elle concerne également un véhicule ferroviaire associé. Les modules électroniques, lorsqu'ils sont en fonctionnement, émettent de la chaleur qui impactent leur fiabilité et performances. Ils doivent donc être refroidis pour un fonctionnement optimal. Des tiroirs de ventilation placés sous le tiroir électronique du module électronique sont connus mais ils confèrent au module électronique un encombrement pouvant empêcher son intégration dans un train comme par exemple sous un siège ou dans un coffre sous caisse. US2007/0230119 décrit un module électronique refroidi par convection forcée, comprenant des rails guides pour l'insertion de modules amovibles parallèles les uns aux autres jusqu'à des connecteurs, un ou plusieurs ventilateurs soufflant ou aspirant de l'air sous les modules amovibles d'arrière en avant, une pièce support dotée d'une buse d'admission de ventilation, une pluralité d'ailettes et un déflecteur. On a constaté que les cartes ne sont pas refroidies de façon homogène dans l'ensemble du tiroir électronique. L'invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient en fournissant un module électronique refroidi par convection forcée peu encombrant en hauteur et permettant une bonne répartition du flux d'air dans le tiroir électronique. A cet effet, l'invention a notamment pour objet un module électronique refroidi par convection forcée du type précité, comprenant : - un tiroir électronique comprenant une pluralité de cartes électroniques disposées dans des plans parallèles entre eux, perpendiculaires à une direction longitudinale et parallèles à une direction d'élévation; - un soufflage d'air, disposé d'un premier côté longitudinal du tiroir électronique, - un conduit de distribution d'air situé sous le tiroir électronique selon la direction d'élévation, le soufflage d'air étant configuré pour souffler longitudinalement un flux d'air dans le conduit de distribution d'air - un conduit de distribution d'air situé sous le tiroir électronique selon la direction d'élévation, le soufflage d'air étant configuré pour souffler longitudinalement un flux d'air dans le conduit de distribution - une grille de distribution d'air montée dans le conduit de distribution ,comportant une pluralité de déflecteurs s'étendant suivant des directions transversales parallèles aux cartes électroniques, les déflecteurs étant séparés les uns des autres par des fentes pour distribuer le flux d'air dans le tiroir électronique. 3062771 2 Le module électronique refroidi par convection forcée selon l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le tiroir électronique et le conduit de distribution d'air forment un ensemble, 5 l'ensemble étant situé entre un plan supérieur et un plan inférieur, les plans supérieur et inférieur étant tous deux parallèles à la direction longitudinale et perpendiculaires à la direction d'élévation, au moins 75% d'une hauteur du soufflage d'air prise selon la direction d'élévation étant située entre les plans inférieur et supérieur ; - la grille de distribution est venue de matière ; 10 - la grille de distribution comprend un nombre de déflecteurs égal au nombre de fentes et tel que le rapport du nombre de déflecteurs par rapport au nombre de cartes électroniques est supérieur à un pour cinq, de préférence supérieur à un pour deux ; - chaque déflecteur est espacé d'au moins une fois sa hauteur prise dans la direction d'élévation par rapport à un déflecteur adjacent ; 15 - chaque déflecteur de la grille de distribution a une section prise perpendiculairement à la direction transversale correspondante en forme de S, comprenant une première section sensiblement perpendiculaire à la direction d'élévation, une section intermédiaire verticale sensiblement parallèle à la direction d'élévation et une deuxième section sensiblement perpendiculaire à la direction d'élévation ; 20 - les déflecteurs de la grille de distribution ont une section prise perpendiculairement à la direction transversale en forme de L droit, comprenant une section verticale sensiblement parallèle à la direction d'élévation et une section horizontale sensiblement perpendiculaire à la direction d'élévation ; - la section verticale de chaque déflecteur s'étend dans le prolongement d'une des 25 cartes électroniques suivant la direction d'élévation ; - les cartes électroniques sont séparées les unes des autres par des interstices, le flux d'air circulant dans les interstices ; - le flux d'air circule selon la direction d'élévation, du plan inférieur vers le plan supérieur. 30 L'invention concerne également un véhicule ferroviaire comprenant un module électronique selon l'invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux figures annexées parmi lesquelles : 35 - la figure 1 est une vue schématique de côté d'un module électronique refroidi par convection forcée selon l'invention, 3062771 3 - la figure 2 est une vue en perspective de trois-quarts face d'une grille de distribution d'un module électronique refroidi par convection forcée selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une vue schématique de côté selon le plan de coupe III-Ill de la 5 figure 2 d'un module électronique refroidi par convection forcée selon le premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une vue en perspective de trois-quarts face d'une grille de distribution d'un module électronique refroidi par convection forcée selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, et 10 - la figure 5 est une vue schématique de côté selon le plan de coupe V-V de la figure 4 d'un module électronique refroidi par convection forcée selon le deuxième mode de réalisation de l'invention. La figure 1 représente un module électronique 10 refroidi par convection forcée. Le module électronique 10 comprend un tiroir électronique 12, un soufflage d'air 15 14, un conduit de distribution 16 de l'air provenant du soufflage d'air 14 dans le tiroir électronique 12, et une grille de distribution d'air 18 montée dans le conduit de distribution 16. Le tiroir électronique 12 est situé entre deux plans parallèles à une direction longitudinale référencée X et perpendiculaires à une direction d'élévation référencée Z. 20 Le tiroir électronique 12 comprend une enveloppe 20 possédant une face supérieure 22, une face inférieure 24 et des faces latérales 26 délimitant un espace 28 de réception de cartes électroniques 30. Une face latérale est munie d'une ouverture pour l'insertion des cartes électroniques 30 dans le tiroir électronique12. La face inférieure 24 est munie d'une ouverture pour la circulation d'air dans le tiroir électronique 12. 25 Des orifices 32 sont ménagés dans la face supérieure 22 de l'enveloppe 20 du tiroir électronique 12 pour permettre une évacuation de l'air de l'intérieur vers l'extérieur du tiroir électronique 12. Les cartes électroniques 30 sont disposées dans des plans parallèles entre eux et à une direction transversale référencée Y, et perpendiculaires à la direction longitudinale 30 X. Le tiroir électronique 12 peut comprendre un nombre quelconque de cartes électroniques, en particulier un nombre supérieur à deux. Par exemple, dans un mode de réalisation standard, le tiroir aura un format de 841E (1TE=5,08mm) permettant l'implantation de 10 à 20 cartes. Les cartes électroniques 30 sont de préférence séparées les unes des autres par 35 des interstices 34. Ces interstices ont par exemple une dimension représentant 25 (3/0 de 3062771 4 la largeur frontale de la carte prise suivant la direction transversale (gabarit de carte) afin de permettre la circulation de l'air et le refroidissement de l'électronique. En référence aux figures 1, 3 et 5, le soufflage d'air 14 est disposé d'un premier côté longitudinal du tiroir électronique 12. 5 Le soufflage d'air 14 est agencé pour souffler longitudinalement un flux d'air le long de la face inférieure 24 de l'enveloppe 20 du tiroir électronique 12. Le module électronique 22 possède un circuit d'air continu allant du soufflage d'air 14 aux orifices 32. Dans un mode de réalisation particulier en référence à la figure 1, le soufflage d'air 14 est composé de trois ventilateurs 35 et de trois conduites d'air 10 diagonales 35A. Les trois ventilateurs 35 sont de même dimension, se dressent dans la direction d'élévation Z et sont alignés l'un à côté de l'autre dans la direction transversale Y. Chacune des conduites d'air diagonales 35A est délimitée par une plaque supérieure et des plaques latérales. La plaque supérieure s'étend entre la face supérieure d'un 15 ventilateur 35 et la face inférieure 24 de l'enveloppe 20 du tiroir électronique 12. Elle forme ainsi un angle avec le plan défini par la face inférieure 24 de l'enveloppe 20 du tiroir électronique 12. Les plaques latérales sont disposées de part et d'autre de chacun des ventilateurs. Elles ont une forme sensiblement triangulaire et séparent les conduites d'air 35A les unes 20 des autres. Ainsi, lorsque le soufflage d'air est en fonctionnement, l'air soufflé par les ventilateurs est dirigé par les conduites d'air 35A sous le tiroir électronique 12, dans le conduit de distribution d'air 16. Les plaques latérales évitent un rebouclage de l'air soufflé d'un ventilateur 35 vers 25 un autre ventilateur 35. Le conduit de distribution d'air 16 est disposé sous le tiroir électronique 12 selon la direction d'élévation Z. Le conduit de distribution d'air 16 est délimité dans la direction transversale Y par une structure support 36 formée de deux profilés 38. Il est délimité dans la direction 30 d'élévation Z par la face inférieure 24 de l'enveloppe 20 du tiroir électronique 12, et par un fond 39. Le tiroir électronique 12 et le conduit de distribution d'air 16 constituent un ensemble E. L'ensemble E est situé entre un plan supérieur S et un plan inférieur I, les plans 35 supérieur S et inférieur I étant tous deux parallèles à la direction longitudinale X et perpendiculaires à la direction d'élévation Z, 3062771 5 Au moins 75% d'une hauteur du soufflage d'air 14 prise selon la direction d'élévation Z est située entre les plans inférieur I et supérieur S. De préférence, le soufflage d'air 14 est entièrement situé entre les plans inférieur I et supérieur S. 5 Les deux profilés 38 sont disposés sous le tiroir électronique 12 selon la direction d'élévation Z. Ils sont sensiblement parallélépipédiques et de mêmes dimensions. Ils s'étendent dans la direction longitudinale X entre le soufflage d'air 14 et l'extrémité du tiroir électronique 12 opposée au soufflage d'air 14. Les profilés 38 sont disposés dans la 10 direction transversale Y, aux deux extrémités transversales du tiroir électronique 12.L'air soufflé par le soufflage est orienté longitudinalement dans le conduit de distribution 16 d'air, et s'écoule entre ces profilés 38. Dans un mode de réalisation de l'invention en référence aux figures 2 et 3, la grille de distribution 18 est une pièce sensiblement rectangulaire, venue de matière. Elle 15 s'étend sensiblement dans un plan longitudinal et transversal. Selon la direction d'élévation Z, elle est placée sous le tiroir électronique 12, elle est par exemple adjacente au plan inférieur 24 de l'enveloppe 22. Les dimensions de la grille de distribution 18 sont sensiblement identiques aux dimensions longitudinales et transversales du tiroir électronique 12. 20 La grille de distribution comprend le long de ses deux bords longitudinaux des orifices 40 de fixation. La grille de distribution 18 est fixée par ces orifices 40 de fixation directement à la structure support 36 par des moyens de fixation tels que de la visserie. Elle peut aussi par exemple être soudée aux profilés 38. 25 La grille de distribution 18 est fixée au tiroir électronique 12 par visserie. La grille de distribution 18 comporte une pluralité de déflecteurs 42 s'étendant suivant des directions transversales parallèles aux cartes électroniques 30, les déflecteurs 42 étant séparés les uns des autres par des fentes 44 pour distribuer le flux d'air dans le tiroir électronique 12. 30 Les déflecteurs 42 sont espacés les uns des autres selon la direction longitudinale X. Avantageusement, dans un mode de réalisation classique, chaque déflecteur est espacé d' au moins une fois sa hauteur prise dans la direction d'élévation par rapport à un déflecteur adjacent. Les déflecteurs 42 ont une section prise perpendiculairement à la direction transversale Y en forme de S, comprenant une première section 46 35 sensiblement perpendiculaire à la direction d'élévation Z, une section intermédiaire 3062771 6 verticale 48 sensiblement parallèle à la direction d'élévation Z et une deuxième section 50 sensiblement perpendiculaire à la direction d'élévation Z. Dans un mode de réalisation classique, les dimensions des sections sensiblement verticales 48 des déflecteurs 42 prises dans la direction d'élévation sont supérieures à 5 une fois celles des sections 46, 50 prises dans la direction longitudinale X. Avantageusement, les sections 46 sont de faible longueur pour que la grille ait un taux d'ouverture élevé et qu'un maximum d'air traverse le tiroir électronique (22). De préférence, la section verticale 48 de chaque déflecteur 42 s'étend dans le prolongement d'une des cartes électroniques 30 suivant la direction d'élévation Z. 10 La deuxième section 50 des déflecteurs 42 sensiblement perpendiculaire à la direction d'élévation est située sous la grille de distribution 18 dans la direction d'élévation Z. Elle est orientée vers le soufflage d'air 14 à partir de la section 48.Avantageusement, la grille de distribution 18 comprend un nombre de déflecteurs 42 tel que le rapport du nombre de déflecteurs 42 par rapport au nombre de cartes électroniques 30 est supérieur 15 à un pour cinq, de préférence supérieur à un pour deux. Avantageusement, le nombre de déflecteurs 42 égal au nombre de fentes 44. Les fentes 44 séparant les déflecteurs 42 sont sensiblement rectangulaires, parallèles entre elles et aux cartes électroniques 30. Dans un mode de réalisation classique, les déflecteurs 42 et fentes 44 de la grille 20 de distribution 18 sont tous identiques et espacés régulièrement. Dans un mode de réalisation avancé, les déflecteurs 42 et fentes 44 ont des dimensions et espacements différents, s'adaptant aux particularités du tiroir électronique 12. La grille de distribution 18 est par exemple constituée de métal ou de plastique. De préférence, la grille de distribution 18 est une tôle métallique découpée et pliée. 25 Avantageusement, les découpes permettent la réalisation des sections 46, 48 et 50 avec le moins de perte de matière possible. La grille de distribution 18 est simple et peu coûteuse à fabriquer. Elle est facile à mettre en oeuvre, robuste et efficace. De préférence, l'ensemble formé par le tiroir électronique 12, le soufflage d'air 14 30 et la grille de distribution 18 sont fixés sur un châssis. Avantageusement, ce châssis composé d'éléments mécaniques de structure est un ensemble hermétique optimisant la circulation de l'air entre le soufflage d'air 14, la conduite de distribution 16, la grille de distribution 18 et le tiroir électronique 12. En fonctionnement, le soufflage d'air 14 souffle longitudinalement un flux d'air 35 dans le conduit de distribution 16 sous le tiroir électronique 12 dans la direction d'élévation Z. Les déflecteurs 42 de la grille de distribution 18 modifient le flux d'air et le 3062771 7 dirigent dans le tiroir électronique 12 selon la direction d'élévation Z, du plan inférieur vers le plan supérieur. L'air circule dans les interstices 34 entre les cartes électroniques 30 pour refroidir chaque carte dans le tiroir électronique 12. L'air est ensuite évacué par les orifices 32 de la face supérieure 22 du tiroir électronique 12. La circulation d'air est 5 représentée sur les figures par des flèches. L'air est ainsi distribué de façon homogène dans l'ensemble du tiroir électronique 12. Dans une variante, en référence à la figure 4, les déflecteurs 42 de la grille de distribution 18 ont une section prise perpendiculairement à la direction transversale Y en 10 forme de L droit, comprenant une section verticale 52 sensiblement parallèle à la direction d'élévation Z et une section horizontale 54 sensiblement perpendiculaire à la direction d'élévation Z. En référence à la figure 5, la section 52 des déflecteurs 42 est située au-dessus de la grille de distribution 18 dans la direction d'élévation et dans cette variante, la grille de 15 distribution 18 est située sous le tiroir électronique 12 de manière à ce que le haut de la section verticale 52 soit adjacent à la face 24 de l'enveloppe 20 du tiroir électronique 12. Le module électronique 10 refroidi par convection forcée selon l'invention est peu encombrant et permet une distribution homogène du flux d'air dans le tiroir électronique 12. Les cartes électroniques 30 qu'il contient sont ainsi correctement refroidies et 20 performantes. L'invention concerne également un véhicule ferroviaire selon l'invention qui comprend un module électronique 10 refroidi par convection forcée tel que décrit ci-dessus. Le faible encombrement en hauteur du module électronique 10 permet son 25 intégration dans un véhicule ferroviaire par exemple sous un siège ou dans un coffre sous caisse. REVENDICATIONS1.- Module électronique (10) refroidi par convection forcée, le module comprenant - un tiroir électronique (12) comprenant une pluralité de cartes électroniques (30) disposées dans des plans parallèles entre eux, perpendiculaires à une direction longitudinale (X)et parallèles à une direction d'élévation (Z); - un soufflage d'air (14), disposé d'un premier côté longitudinal du tiroir électronique (12), - un conduit de distribution d'air (16) situé sous le tiroir électronique (12) selon la direction d'élévation (Z), le soufflage d'air (14) étant configuré pour souffler longitudinalement un flux d'air dans le conduit de distribution d'air (16) ; - une grille de distribution (18) d'air montée dans le conduit de distribution d'air (16), comportant une pluralité de déflecteurs (42) s'étendant suivant des directions transversales (Y) parallèles aux cartes électroniques (30), les déflecteurs (42) étant séparés les uns des autres par des fentes (44) pour distribuer le flux d'air dans le tiroir électronique (12). 2.- Module électronique (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tiroir électronique (12) et le conduit de distribution d'air (16) forment un ensemble (E), l'ensemble (E) étant situé entre un plan supérieur (S) et un plan inférieur (I), les plans supérieur (S) et inférieur (I) étant tous deux parallèles à la direction longitudinale (X) et perpendiculaires à la direction d'élévation (Z), au moins 75% d'une hauteur du soufflage d'air (14) prise selon la direction d'élévation (Z) étant située entre les plans inférieur (I) et supérieur (S). 3.- Module électronique (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la grille de distribution (18) est venue de matière. 4.- Module électronique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la grille de distribution (18) comprend un nombre de déflecteurs (42) égal au nombre de fentes (44) et tel que le rapport du nombre de déflecteurs (42) par rapport au nombre de cartes électroniques (30) est supérieur à un pour cinq, de préférence supérieur à un pour deux. 3062771 9 5.- Module électronique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque déflecteur (42) est espacé d'au moins une fois sa hauteur prise dans la direction d'élévation par rapport à un déflecteur (42) adjacent. 5 6.- Module électronique (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque déflecteur (42) de la grille de distribution (18) a une section prise perpendiculairement à la direction transversale (Y) correspondante en forme de S, comprenant une première section sensiblement perpendiculaire à la direction d'élévation (Z), une section intermédiaire verticale sensiblement parallèle à la direction d'élévation (Z) 10 et une deuxième section sensiblement perpendiculaire à la direction d'élévation (Z). 7.- Module électronique (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les déflecteurs (42) de la grille de distribution (18) ont une section prise perpendiculairement à la direction transversale (Y) en forme de L droit, comprenant 15 une section verticale sensiblement parallèle à la direction d'élévation (Z) et une section horizontale sensiblement perpendiculaire à la direction d'élévation (Z). 8.- Module électronique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section verticale de chaque déflecteur (42) s'étend 20 dans le prolongement d'une des cartes électroniques (30) suivant la direction d'élévation. 9.- Module électronique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cartes électroniques (30) sont séparées les unes des autres par des interstices (34), le flux d'air circulant dans les interstices (34). 25 10.- Module électronique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le flux d'air circule selon la direction d'élévation (Z), du plan inférieur (I) vers le plan supérieur (S). 30 11.- Véhicule ferroviaire comprenant un module électronique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes.