Brevet FR3089341A1 — publié le 20200605

Description Titre de l'invention : DISPOSITIF DE COUPLAGE À PIÈCES ASSURANT UN COUPLAGE ENTRE UNE LIAISON ÉLECTRIQUE ET UN ÉLÉMENT CONDUCTEUR Domaine technique 100011 L'invention concerne le couplage électrique d'une liaison électrique à un élément conducteur électriquement. Technique antérieure [0002] Certains systèmes, comme par exemple certains véhicules (éventuellement au- tomobiles), comprennent un équipement électrique (ou électronique) connecté à une liaison électrique qui est couplée électriquement à un élément conducteur électriquement afin de raccorder électriquement son potentiel électrique à ce dernier élément. A titre d'exemple, la liaison électrique peut être destinée à assurer une mise à la masse électrique (éventuellement de référence) de l'équipement électrique au sens courant alternatif. Egalement à titre (l'exemple, la liaison électrique peut être un fil électrique (éventuellement constitué d'au moins deux sous-parties se prolongeant mutuellement, par exemple au niveau d'une épissure) ou un blindage d'un câble électrique. [0003] Actuellement, le couplage électrique entre une liaison électrique et un élément se fait généralement au moyen de cosse(s) et point(s) de masse, ou par contact vissé, ou par sertissage, ou par insertion entre connecteurs, ou encore par soudage. Tous ces couplages électriques nécessitent d'adapter et/ou d'équiper l'extrémité de couplage de la liaison électrique et/ou d'adapter et/ou d'équiper l'élément et/ou de mettre en oeuvre au moins une opération de couplage (vissage, clippage, sertissage ou soudage), ce qui s'avère onéreux et/ou chronophage et/ou contraignant (notamment pour les lieux de couplage). [0004] Par ailleurs, la masse associée à l'équipement électrique connecté à la liaison électrique, la liaison électrique et l'élément (définissant éventuellement une masse de référence), peuvent constituer respectivement des parties d'une boucle de masse dans laquelle circule un courant parasite ayant une fréquence qui peut entrer en résonance avec au moins une fréquence ditc de résonance. Or, comme le sait l'homme de l'art, la circulation de ce courant parasite dans une boucle de niasse peut engendrer un rayonnement induisant des perturbations électromagnétiques pénalisantes pour certaines fonctions, comme par exemple la réception d'ondes radioélectriques. Par conséquent, en présence des couplages électriques précités, certaines bandes de fréquences (par exemple critiques pour la réception d'ondes radioélectriques) peuvent 2 être plus ou moins impactées d'un système à un autre ou d'une déclinaison d'un système à une autre déclinaison de ce même système, en raison de leurs différences. On est alors contraint d'introduire des dispositifs de protection additionnels, comme par exemple un composant de filtrage sur la liaison électrique, ou un élément filaire (ou « stub ») adaptant l'impédance en fonction de sa longueur à l'extérieur de l'équipement électrique connecté à la liaison électrique, ou encore des composants électriques résistifs, inductifs et/ou capacitifs à l'intérieur de l'équipement électrique connecté à la liaison électrique. Mais l'implantation de tels dispositifs de protection additionnels augmente les coûts et l'encombrement et de surcroît n'est pas toujours possible (notamment lorsque l'environnement est encombré). [0005] L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation. Exposé de l'invention [0006] Elle propose notamment à cet effet un dispositif de couplage destiné à coupler élec- triquement une liaison électrique à un élément conducteur électriquement. Ce dispositif de couplage se caractérise par le fait qu'il comprend : [0007] - une première pièce isolante électriquement et présentant une première surface destinée à être placée contre l'élément, une épaisseur et une valeur diélectrique, et une seconde pièce conductrice électriquement, présentant une seconde surface placée au moins en partie contre la première pièce, et destinée à contacter physiquement la liaison électrique et à définir avec la première pièce et l'élément un ensemble de type capacitif ayant une capacité équivalente fonction de cette seconde surface, de cette épaisseur et de cette valeur diélectrique. [0008] Dans ce qui suit et ce qui précède on entend par « pièce isolante électriquement » une pièce ayant une conductivité très faible par rapport à ses autres caractéristiques électriques (et notamment diélectrique). [0009] Ainsi, on n'a plus besoin d'adapter et/ou d'équiper l'extrémité de couplage de la liaison électrique et/ou d'adapter et/ou d'équiper l'élément et/ou de mettre en oeuvre une opération de vissage, sertissage ou soudage. [0010] Le dispositif de couplage selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : [0011] sa première pièce et sa seconde pièce peuvent être planes ; sa première pièce et sa seconde pièce peuvent être rigides ou bien souples ; la seconde surface peut être plus petite que la première surface ; [0012] - la seconde surface peut être placée entièrement contre sa première pièce ; [0013] - la seconde surface de sa seconde pièce peut être solidarisée fixement, au 3 moins en partie, à sa première pièce. [0014] L'invention propose également une liaison électrique comprenant des première et seconde extrémités opposées, la première extrémité étant destinée à être connectée à un équipement électrique (ou électronique). Cette liaison électrique se caractérise par le fait qu'elle comprend également au moins un dispositif de couplage du type de celui présenté ci-avant, solidarisé fixement à sa seconde extrémité et destiné à être couplé à un élément conducteur électriquement. [0015] Par exemple, la liaison électrique peut comprendre au moins un composant électrique ou électronique. [0016] L'invention propose également un système comprenant un équipement électrique (ou électronique) et un élément conducteur électriquement, et au moins une liaison électrique du type de celle présentée ci-avant et couplant cet équipement électrique à cet élément. [0017] Par exemple, ce système peut constituer un véhicule, éventuellement de type au- tomobile. Brève description des dessins [0018] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : [0019] [fig.1] illustre schématiquement et fonctionnellement dans une vue en perspective un exemple de réalisation d'un dispositif de couplage selon l'invention assurant le couplage électrique entre une liaison électrique et un élément conducteur électriquement, et [0020] [fig.2] illustre le schéma électrique auquel équivaut l'ensemble comprenant les dispositif de couplage, liaison électrique et élément conducteur électriquement de la figure 1. Description des modes de réalisation 100211 L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif de couplage DC destiné à coupler électriquement une liaison électrique LE à un élément EC conducteur électriquement. 100221 Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que la liaison électrique LE et l'élément EC font partie d'un système constituant un véhicule. Mais l'invention n'est pas limitée à cette application. Elle concerne en effet tout type de système (y compris les satellites), appareil électrique ou électronique (éventuellement électroménager, et y compris les téléphones mobiles intelligents (ou « smartphones ») et les tablettes électroniques communicantes), dispositif électrique ou électronique, installation (éventuellement industrielle), et bâtiment. [0023] De plus, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule, qu'il soit terrestre, maritime (ou fluvial) ou aérien. [0024] On a schématiquement représenté sur la figure 1 un exemple de réalisation d'un dispositif de couplage DC selon l'invention assurant le couplage électrique entre une liaison électrique LE et un élément EC conducteur électriquement. [0025] A titre d'exemple, lorsque le système est un véhicule automobile, l'élément EC (conducteur électriquement) peut être une partie de la carrosserie métallique ou d'une structure métallique (comme par exemple une traverse supportant une planche de bord). Lorsque le système est un engin aérospatial (ou aéronef), l'élément EC (conducteur électriquement) peut, par exemple, être une partie du fuselage. Lorsque le système est un bateau, l'élément EC (conducteur électriquement) peut, par exemple, être une partie de la structure métallique de la coque. [0026] Egalement à titre d'exemple, la liaison électrique LE peut être un fil électrique (éventuellement constitué d'au moins deux sous-parties se prolongeant mutuellement, par exemple au niveau d'une épissure), ou un blindage d'un câble électrique, ou encore une tige métallique (éventuellement flexible, ou présentant éventuellement au moins une courbure). [0027] Cette liaison électrique LE comprend des première El et seconde E2 extrémités opposées. La première extrémité El est destinée à être (ou est) connectée à un équipement électrique (ou électronique) afin de raccorder électriquement le potentiel électrique de ce dernier à l'élément EC, via le dispositif de couplage DC. A titre d'exemple, la liaison électrique LE peut être destinée à assurer une mise à la masse électrique (éventuellement de référence) de son équipement électrique au sens courant alternatif. Egalement à titre d'exemple, l'équipement électrique peut être une machine (ou un moteur) électrique. Mais il pourrait s'agir de n'importe quel dispositif ou appareil électrique ou électronique. [0028] On notera que la liaison électrique LE peut éventuellement comprendre au moins un composant électrique ou électronique, comme par exemple une résistance, un condensateur, une inductance, ou un semi-conducteur. Un tel composant peut équiper une partie intermédiaire et/ou au moins l'une des première El et seconde E2 extrémités d'une liaison électrique LE On notera également que la première extrémité El d'une liaison électrique LE peut éventuellement être équipée d'un connecteur, par exemple de type « banane » ou « crocodile ». [0029] Comme illustré sur la figure 1, un dispositif de couplage DC, selon l'invention, comprend des première Pl et seconde P2 pièces. [0030] La première pièce Pl est isolante électriquement et présente une première surface sl qui est destinée à être placée contre l'élément EC. On entend ici par « contre » le fait d'être en contact étroit avec, ou d'être plaquée sur, une surface (d'une partie) de l'élément EC. [0031] De plus, cette première pièce Pl présente une épaisseur h et une valeur diélectrique (c'est-à-dire une permittivité diélectrique). [0032] Par exemple, cette première pièce Pl peut être réalisée dans un matériau tel que le polytétrafluoroéthylène (ou PTFE) ou un plastique ou une céramique. [0033] La seconde pièce P2 est conductrice électriquement et présente une seconde surface s2 qui est placée au moins en partie contre la première pièce Pl . On entend ici par « contre » le fait d'être en contact étroit avec, ou d'être plaquée sur, une surface (d'une partie au moins) de la première pièce Pl . [0034] Par exemple, cette seconde pièce P2 peut être réalisée dans un matériau métallique tel que le cuivre, l'aluminium, le laiton, le zinc ou l'or. [0035] De plus, cette seconde pièce P2 est destinée à contacter physiquement la liaison électrique LE et à définir avec la première pièce PI et l'élément EC un ensemble de type capacitif ayant une capacité équivalente coq qui est fonction de la (valeur de la) seconde surface s2, de l'épaisseur h et de la valeur diélectrique de la première pièce Pl [0036] Sur la figure 2 se trouve illustré le schéma électrique auquel équivaut pour l'homme de l'art l'ensemble comprenant le dispositif de couplage DC, la liaison électrique LE et l'élément EC de la figure 1. [0037] Grâce au dispositif de couplage DC selon l'invention, on n'a plus besoin d'adapter et/ou d'équiper la seconde extrémité E2 (de couplage) de la liaison électrique LE et/ou d'adapter et/ou d'équiper l'élément EC et/ou de mettre en oeuvre une opération de vissage, sertissage ou soudage, ce qui permet non seulement de réduire les coûts et le temps nécessaire au couplage, mais également de réduire notablement les contraintes d'implantation. [0038] Par ailleurs, le dispositif de couplage DC permet avantageusement d'empêcher la cir- culation d'un courant continu de la liaison électrique LE vers l'élément EC (en raison de l'effet capacitif assuré par l'ensemble (LE, DC, EC)), et de ne laisser circuler qu'un courant variant dans le temps avec une vitesse de variation suffisamment élevée pour que l'impédance de la capacité équivalente ceq puisse être considérée comme faible. On notera cependant que cette particularité d'empêcher la circulation d'un courant continu n'est pas une condition nécessaire à l'utilisation du dispositif de couplage DC. [0039] On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 1, que la première pièce PI et la seconde pièce P2 peuvent être planes. Mais cela n'est pas obligatoire. En effet, elles peuvent être courbes (en présentant au moins une courbure). Ce qui est important, c'est qu'elles puissent épouser la forme de la partie de la surface 6 de l'élément EC contre laquelle elles sont placées ou plaquées (directement pour Pl et indirectement pour P2 (via Pl )). [0040] On notera également que la première pièce Pl et la seconde pièce P2 peuvent être rigides. Mais cela n'est pas obligatoire. En effet, elles peuvent être souples (ou flexibles) ou plus généralement déformables, afin de pouvoir facilement épouser la forme de la partie de la surface de l'élément EC contre laquelle elles sont placées ou plaquées (directement pour Pl et indirectement pour P2 (via Pl )). [0041] On notera également, comme illustré non I imitativement sur la figure 1, que la seconde surface s2 peut être plus petite que la première surface sl. Mais cela n'est pas obligatoire. En effet, la seconde surface s2 peut être plus grande que la première surface sl, mais dans ce cas elle (s2) ne doit pas contacter l'élément EC. Cette absence de contact peut notamment être obtenue lorsque les première P1 et seconde P2 pièces sont rigides. [0042] Lorsque la seconde surface s2 est plus petite que, ou égale à, la première surface sl, la seconde surface s2 peut être placée entièrement contre la première pièce Pl, comme illustré non limitativement sur la figure 1. Mais cela n'est pas obligatoire. En effet, on peut envisager que la seconde surface s2 soit plus petite que la première surface sl, niais qu'elle déborde partiellement de cette dernière (sl), bien entendu sans contacter l'élément EC. On peut aussi envisager que la seconde surface s2 soit égale à la première surface sl, mais qu'elle déborde partiellement de cette dernière (si ), bien entendu sans contacter l'élément EC. [0043] On notera également que la seconde surface s2 de la seconde pièce P2 peut être so- lidarisée fixement, au moins en partie, à la première pièce PL Cette solidarisation fixe peut par exemple se faire au moyen d'une colle ou d'une bande adhésive double face. Mais cela n'est pas obligatoire. En effet, on peut envisager que la seconde surface s2 de la seconde pièce P2 soit seulement plaquée étroitement, au moins en partie, contre la première pièce Pl, en même temps que cette dernière (Pl) est plaquée étroitement contre l'élément EC, par exemple par serrage par pression (au moyen, par exemple, de collier(s), de lien(s) flexible(s), d'élastique(s), ou de ruban(s) adhésif(s)). Dans ce dernier cas, la seconde pièce P2 est placée contre la première pièce PI lorsque l'on décide de coupler le dispositif de couplage DC à un élément EC. [0044] On peut également envisager que la première surface sl de la première pièce PI soit préalablement solidarisée (éventuellement fixement) à un élément EC, par exemple par collage, et que la seconde pièce P2 soit préalablement solidarisée fixement à une liaison électrique LE Dans ce cas, la seconde pièce P2 est placée contre la première pièce Pl lorsque l'on décide de coupler la liaison électrique LE à l'élément EC. [0045] On notera également que la seconde extrémité E2 d'une liaison électrique LE peut être solidarisée fixement à une seconde pièce P2 par tout moyen, et notamment par 7 soudage ou via une connectique appropriée. [0046] On notera également qu'une liaison électrique LE peut, avant d'équiper un équipement électrique (faisant éventuellement partie d'un système), présenter sa seconde extrémité E2 solidarisée fixement à la seconde pièce P2 d'un dispositif de couplage DC, à laquelle est solidarisée fixement la première pièce Pl de ce dernier (DC). Dans ce cas, on n'a plus qu'à solidariser (éventuellement fixement) la seconde pièce P2 à un élément EC, lorsque l'on veut coupler électriquement sa liaison électrique LE à ce dernier (EC). Une telle liaison électrique LE « pré-équipée » d'un dispositif de couplage DC peut, par exemple, constituer un câble électrique d'interconnexion prêt à l'emploi pour assurer le couplage entre un équipement électrique et un élément EC. [0047] On notera également que la première pièce Pl peut être éventuellement constituée de plusieurs (au moins deux) éléments diélectriques différents (l'un d'entre eux pouvant être, éventuellement, de l'air). De même, la seconde pièce P2 peut être éventuellement constituée de plusieurs (au moins deux) éléments conducteurs. [0048] On notera également que le dispositif de couplage DC peut éventuellement se présenter sous la forme d'une structure multicouche, dans laquelle chaque couche comprend des première PI et seconde P2 pièces et les différentes couches (au moins deux) sont placées les unes au-dessus des autres. [0049] L'invention permet de réaliser des connexions de masse radioélectrique (qui ne né- cessitent pas le passage d'un courant continu) entre différents points d'un système, ou entre un équipement électrique ou électronique et une structure, sans devoir recourir à des points de connexions fixes. 8