TITRE : Dispositif lumineux pour un véhicule automobile

Domaine Technique de l'invention

L’invention concerne un dispositif lumineux pour un véhicule automobile. L’invention porte aussi sur un procédé de montage d'un tel dispositif lumineux.

Etat de la technique antérieure

Les dispositifs lumineux des véhicules automobiles doivent remplir diverses fonctions d'éclairage tout en s'intégrant harmonieusement à la silhouette d'un véhicule. Ainsi, les dispositifs lumineux doivent généralement comprendre de nombreux composants parmi lesquels des sources de lumière, des cartes de circuit imprimé contrôlant lesdites sources de lumière, des éléments optiques aptes à guider les rayons lumineux, des éléments ornementaux, des moyens de refroidissement du dispositif lumineux ou encore des moyens de réglage de l'orientation d'un faisceau lumineux. Ces dispositifs lumineux doivent en outre satisfaire à des exigences de robustesse tout en restant compacts, légers et bon marché. L'assemblage des différents composants d'un dispositif lumineux est une opération délicate en raison du grand nombre de composants, de la précision requise pour leurs positionnements relatifs, et en raison d'un accès restreint à certaines zones du dispositif lumineux.

Pour répondre à ces besoins, il est connu d'utiliser des connecteurs encartables, couramment dénommés par l'anglicisme "card-edge", afin d'assurer la connexion électrique d'une carte de circuit imprimé du dispositif lumineux. Toutefois, l'utilisation de ce type de connecteur entraine parfois des problèmes de connexion car il est difficile d'assurer le branchement correct du connecteur avec la carte de circuit imprimé. De plus, il est également difficile de garantir le maintien de ce branchement au cours de l'utilisation du véhicule automobile, notamment en raison des vibrations que subissent les dispositifs lumineux.

On connait des solutions permettant de garantir le maintien de la connexion entre un connecteur électrique et une carte de circuit imprimé. Une telle solution est par exemple décrite dans le document US2019/0020132. Dans ces arts antérieurs, la forme de la carte de circuit imprimé et/ou la forme du connecteur sont conçues de sorte à coopérer pour garantir le maintien de la connexion. De telles solutions sont cependant complexes à mettre en oeuvre et insuffisamment efficaces.

Présentation de l'invention

Le but de l’invention est de fournir un dispositif lumineux et un procédé de montage d'un tel dispositif lumineux remédiant aux inconvénients ci- dessus et améliorant les dispositifs lumineux et leur procédé de montage connus de l’art antérieur.

Plus précisément, un premier objet de l’invention est un dispositif lumineux équipé de moyens de connexion électrique faciles à brancher et robustes à l'égard des vibrations.

Un deuxième objet de l'invention est un procédé de montage d'un dispositif lumineux particulièrement fiable et facile à mettre en oeuvre.

Résumé de l'invention

L'invention se rapporte à un dispositif lumineux pour un véhicule automobile, le dispositif lumineux comprenant :

- une carte de circuit imprimé pourvue d'un premier moyen de connexion électrique,

- un faisceau électrique pourvu d'un deuxième moyen de connexion électrique,

- un support auquel est fixée directement ou indirectement la carte de circuit imprimé, le support comprenant un élément de maintien élastique configuré pour exercer une pression sur le deuxième moyen de connexion électrique dans une direction de branchement du deuxième moyen de connexion électrique sur le premier moyen de connexion électrique.

Le premier moyen de connexion électrique peut être formé par un ensemble de pistes électriques de la carte de circuit imprimée, lesdites pistes menant à un bord de la carte de circuit imprimé, et le deuxième moyen de connexion électrique peut comprendre un connecteur encartable.

Le deuxième moyen de connexion électrique peut comprendre une face plane s'étendant perpendiculairement à ladite direction de branchement, ladite face s'étendant entre deux bords latéraux du deuxième moyen de connexion électrique, et l'élément de maintien peut être configuré pour exercer une pression sur ladite face.

Le support peut être un élément monobloc en plastique, notamment en polycarbonate.

Le support peut comprendre une base à laquelle est fixée directement ou indirectement la carte de circuit imprimé, et l'élément de maintien peut comprendre au moins une jambe élastique et un élément d'appui configuré pour exercer ladite pression sur le deuxième moyen de connexion électrique, l'au moins une jambe reliant l'élément d'appui à la base.

L'élément d'appui peut s'étendre sur toute une largeur du deuxième moyen de connexion électrique, et l'élément de maintien élastique peut comprendre deux jambes reliant chacune une extrémité latérale de l'élément d'appui à ladite base, les deux jambes s'étendant sensiblement perpendiculairement à l'élément d'appui.

L'élément d'appui peut comprendre au moins une nervure de rigidification.

Le dispositif lumineux peut comprendre un réflecteur de lumière fixé directement ou indirectement au support, et la carte de circuit imprimée peut être fixée au support par l'intermédiaire du réflecteur de lumière.

Le dispositif lumineux peut comprendre un dissipateur thermique configuré pour dissiper la chaleur susceptible d'être produite par la carte de circuit imprimé, le dissipateur thermique étant fixé directement ou indirectement au support, la carte de circuit imprimé étant fixée au support par l'intermédiaire du dissipateur thermique.

Le dissipateur thermique peut comprendre une plaque pourvue d'une ouverture, la carte de circuit imprimé étant agencée d'un premier côté de la plaque, l'élément de maintien étant agencé d'un deuxième côté de la plaque opposé au premier côté, le premier moyen de connexion électrique et le deuxième moyen de connexion électrique définissant une liaison électrique passant au travers de ladite ouverture.

L'invention se rapporte également à un procédé de montage d'un dispositif lumineux tel que défini précédemment, le procédé de montage comprenant :

- une étape de fixation directe ou indirecte de la carte de circuit imprimé sur le support, puis

- une étape de déformation élastique de l'élément de maintien, puis

- une étape de positionnement du deuxième moyen de connexion électrique en vis-à-vis du premier moyen de connexion électrique, l'élément de maintien élastique étant maintenu en tension, puis

- une étape de relâchement de l'élément de maintien simultanée avec

- une étape de branchement du deuxième moyen de connexion électrique avec le premier moyen de connexion électrique.

Présentation des figures

Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode de réalisation particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

La figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif lumineux selon un mode de réalisation de l'invention.

La figure 2 est une vue en perspective d'un premier sous-ensemble du dispositif lumineux de la figure 1 comprenant notamment un réflecteur et une carte de circuit imprimé du dispositif lumineux.

La figure 3 est une vue en perspective d'un deuxième sous-ensemble du dispositif lumineux de la figure 1 comprenant notamment le réflecteur et un dissipateur thermique.

La figure 4 est une vue en perspective d'un troisième sous-ensemble du dispositif lumineux de la figure 1 comprenant notamment la carte de circuit imprimé et un support.

La figure 5 est une vue en perspective d'un premier moyen de connexion électrique, d'un deuxième moyen de connexion électrique et d'un élément de maintien du dispositif lumineux de la figure 1 .

La figure 6 est une vue en perspective du support du dispositif lumineux de la figure 1 .

La figure 7 est une vue en perspective du deuxième moyen de connexion électrique, du dissipateur thermique et de l'élément de maintien du dispositif lumineux de la figure 1 . Description détaillée

La figure 1 illustre schématiquement un dispositif lumineux 1 selon un mode de réalisation de l'invention. Le dispositif lumineux est destiné à être fixé à un véhicule automobile. Dans l’exemple illustré, le dispositif lumineux est un projecteur destiné à être fixé à l'avant d’un véhicule automobile. Alternativement, le dispositif lumineux pourrait être un feu arrière destiné à être fixé à l’arrière d’un véhicule automobile. Le module lumineux 1 comprend un boîtier 2 fermé par une glace 3 transparente ou translucide, et à l'intérieur duquel se trouvent une ou plusieurs sources de lumière telles que par exemple des diodes électroluminescentes ou des ampoules à incandescence. Le dispositif lumineux 1 comprend également différents composants optiques parmi lesquels un réflecteur 4 visible au travers de la glace 3. Le réflecteur 4 est destiné à recevoir des rayons lumineux produits par les sources de lumières et à les réfléchir au travers de la glace 3. Le dispositif lumineux peut également comprendre d'autres composants optiques comme par exemple des guides de lumières et/ou des lentilles optiques.

Dans ce document, l’axe X désigne l’axe longitudinal d'un véhicule. En marche avant et en ligne droite, le véhicule progresse de l’arrière vers l’avant selon une direction parallèle à son axe longitudinal. L’axe X est orienté de l’avant vers l’arrière du véhicule, c’est-à-dire dans le sens de la marche arrière. L’axe Y désigne l’axe transversal du véhicule. L’axe Y est orienté de la gauche vers la droite, la gauche et la droite étant définies selon le point de vue d’un conducteur du véhicule. L’axe Z désigne l’axe perpendiculaire à l’axe X et à l’axe Y. On considère que le véhicule repose sur un sol horizontal. Les axes X et Y définissent un plan horizontal et l’axe Z est un axe vertical, orienté de bas en haut. Les axes X, Y et Z forment un repère orthogonal. Ce même repère, défini par référence à un véhicule, sera aussi utilisé pour décrire le dispositif lumineux 1 , même considéré hors du véhicule, puisqu’il est destiné à un montage selon une orientation spécifique dans le véhicule.

En référence à la figure 2 sur laquelle une partie des composants du dispositif lumineux sont masqués, on observe que celui-ci comprend en outre une carte de circuit imprimé 5, c'est-à-dire une carte électronique sur laquelle sont gravées des pistes électriques et portant différents composants électroniques. Cette carte de circuit imprimé 5 est reliée électriquement d'une part aux sources de lumière, et d'autre part, à un faisceau électrique 6. Le faisceau électrique 6 peut être lui-même relié électriquement à une unité de contrôle électronique du véhicule et/ou à une source d'énergie électrique embarquée dans le véhicule.

La carte de circuit imprimé 5 s'étend globalement dans un plan horizontal, au-dessus du réflecteur 4. Les sources de lumière peuvent être agencées sur la carte de circuit imprimée ou à proximité de celle-ci, notamment sensiblement dans le même plan que la carte de circuit imprimé 5. En particulier, les sources de lumière peuvent être agencées de sorte à émettre des rayons lumineux vers le bas, ces rayons étant ensuite réfléchis vers l'avant par une surface de réflexion 7 du réflecteur 4, la surface de réflexion 7 présentant une forme arrondie.

En référence à la figure 3, le dispositif lumineux 1 comprend également un dissipateur thermique 8 configuré pour dissiper la chaleur susceptible d'être produite par la carte de circuit imprimé 5, et en particulier pour dissiper la chaleur susceptible d'être produite par les sources de lumières positionnées sur la carte de circuit imprimé, notamment les diodes électroluminescentes. Le dissipateur thermique 8 comprend une plaque, notamment une plaque métallique, dont au moins une première partie 9 s'étend horizontalement le long de la carte de circuit imprimé 5, au-dessus de celle-ci. Une deuxième partie 10 du dissipateur thermique 8 s'étend verticalement à l'arrière de la carte de circuit imprimé 5.

Le dispositif lumineux 1 comprend aussi un support 11 (illustré sur la figure 4) configuré pour supporter directement ou indirectement différents composants du dispositif lumineux. Ce support 1 1 est une pièce d'interface entre le boîtier 2 et différents composants du dispositif lumineux. A cet effet, le support 1 1 peut comprendre différents moyens de fixation 12 tels que des trous et/ou des clips. Il peut également comprendre des moyens de positionnement 13 de ces composants comme par exemple des pions de centrage et/ou des butées. Enfin, il comprend aussi une rigidité adaptée pour supporter le poids des différents composants qui sont fixés dessus. Pour cela, le support 11 peut comprendre des nervures 14 de rigidification. Les moyens de fixation 12, les moyens de positionnement 13, les nervures 14 sont agencés sur une base 21 commune du support 1 1. Avantageusement, le support 11 est un élément monobloc en plastique, notamment en polycarbonate. Il peut être fabriqué par exemple par injection de matière plastique dans un moule.

En particulier, la base 21 du support 1 1 supporte le réflecteur 4 (masqué sur la figure 4), la carte de circuit imprimé 5 et le dissipateur thermique 8. En complément, le support 11 pourrait également supporter d'autres composants du dispositif lumineux, notamment les sources de lumière, et/ou des éléments optiques, et/ou des éléments ornementaux, et/ou des moyens de refroidissement, et/ou encore des moyens de réglage de l'orientation d'un faisceau lumineux produit par le dispositif lumineux. La base 21 présente une forme tridimensionnelle épousant la forme des composants qu'elle supporte. Elle s'étend de préférence sous et/ou à l'arrière des composants qu'elle supporte. Selon le mode de réalisation particulier présenté, la carte de circuit imprimé 5 est fixée au dissipateur thermique 8. Le puit thermique 8 est fixé au réflecteur 4. Et le réflecteur 4 est fixé au support 11 . Par conséquent, le support 1 1 supporte directement le réflecteur 4. Il supporte indirectement le dissipateur thermique 8 par l'intermédiaire du réflecteur 4. Enfin, il supporte indirectement la carte de circuit imprimé 5 par l'intermédiaire du dissipateur thermique 8 et du réflecteur 4. En variante, d'autres liaisons mécaniques entre ces composants pourraient être prévues.

En référence à la figure 5, on observe que la carte de circuit imprimé 5 est pourvue d'un premier moyen de connexion électrique 15 et le faisceau électrique 6 est pourvu d'un deuxième moyen de connexion électrique 16 coopérant avec le premier moyen de connexion électrique 15 pour relier électriquement la carte de circuit imprimée 5 au faisceau électrique 6. Le branchement du deuxième moyen de connexion électrique 16 sur le premier moyen de connexion électrique 15 est obtenu par un mouvement de translation du deuxième moyen de connexion électrique 16 parallèlement à une direction de branchement, illustrée par une flèche F1 . La direction de branchement peut être horizontale, voire au moins grossièrement parallèle à l'axe X.

En particulier, le premier moyen de connexion électrique 15 est d'une part formé par un ensemble de pistes électriques de la carte de circuit imprimé, lesdites pistes menant à un bord de la carte de circuit imprimé. D'autre part, le deuxième moyen de connexion électrique 16 est un connecteur encartable, c'est-à-dire un connecteur également dénommé selon l'anglicisme "card-edge", et dans lequel la tranche de la carte de circuit imprimé 5 est insérée afin d'assurer le contact directement avec les pistes électriques imprimées sur le bord de la carte de circuit imprimé. Le connecteur encartable peut avoir une forme au moins grossièrement parallélépipédique. Il comprend une face 17 plane s'étendant perpendiculairement à la direction de branchement F1 . La face 17 s'étend entre deux bords latéraux 18 du connecteur encartable. Le connecteur encartable comprend aussi une pluralité de sorties électriques 19 s'étendant perpendiculairement à la direction de branchement F1 , sensiblement parallèlement à l'axe Z, et réparties entre les deux bords latéraux 18.

Par ailleurs, le support 1 1 comprend un élément de maintien 20 élastique configuré pour exercer une pression sur le deuxième moyen de connexion électrique 16 dans la direction de branchement F1 du deuxième moyen de connexion électrique sur le premier moyen de connexion électrique 15. En particulier, l'élément de maintien 20 est configuré pour exercer une pression sur la face 17 du connecteur encartable. L'élément de maintien est notamment bien visible sur les figures 5 et 6.

Comme cela est bien visible sur la figure 6, l'élément de maintien 20 comprend deux jambes 22 élastiques et un élément d'appui 23 configuré pour exercer une pression sur le deuxième moyen de connexion électrique 16, notamment sur la face 17 du connecteur encartable. Les deux jambes 22 s'étendent sensiblement perpendiculairement à l'élément d'appui 23. Notamment, les deux jambes 22 peuvent s'étendre sensiblement verticalement et l'élément d'appui 23 peut s'étendre sensiblement horizontalement. Chacune des deux jambes 22 relient une extrémité de l'élément d'appui 23 à la base 21 . La longueur L1 de chaque jambe 22 peut être du même ordre de grandeur que la longueur L2 de l'élément d'appui 23, notamment elle peut être comprise entre 50% et 200% de la longueur de l'élément d'appui 23. Ainsi, une ouverture 24 de forme sensiblement carrée est obtenue. Cette ouverture 24 est délimitée par les deux jambes 22, l'élément d'appui 23 et un bord de la base 21. La longueur L2 de l'élément d'appui 23 peut être sensiblement égale à la longueur du connecteur encartable définie entre ses deux bords latéraux 18.

En variante le nombre de jambes pourraient être différent, par exemple une seule jambe, trois jambes ou même encore davantage de jambes pourraient relier l'élément d'appui 23 à la base 21 . Ces jambes pourraient être agencées entre la base 21 et une partie centrale de l'élément d'appui 23. Elles pourraient former un angle différent de 90° avec l'élément d'appui 23. Selon une autre variante, l'élément de maintien pourrait comprendre une unique jambe formant une plaque entre la base 21 et l'élément d'appui 23. Cette plaque pourrait éventuellement être pourvue d'ouvertures de formes quelconques.

Avantageusement, l'élément d'appui 23 comprend au moins une nervure de rigidification 25, notamment au moins deux nervures de rigidification. Ainsi, la rigidité de l'élément d'appui 23 peut être supérieure à la rigidité des jambes 22. Lorsqu'on exerce un appui sur l'élément d'appui dans la direction inverse de la direction de branchement F1 , l'élément d'appui 23 ne se déforme pas ou alors très peu comparativement à la déformation des jambes 22. Selon un mode de réalisation de l'invention la face 17 du connecteur encartable pourrait comprendre des premiers reliefs et l'élément d'appui 23 pourrait comprendre des deuxièmes reliefs complémentaires aux premiers reliefs. On obtiendrait ainsi un guidage du connecteur encartable amélioré et un moyen de détrompage visuel évident. Si les premiers reliefs ne correspondent pas aux deuxième reliefs, alors un opérateur chargé du montage du dispositif lumineux pourrait en déduire que le connecteur encartable qu'il s'apprête à brancher n'est pas correctement positionné.

La figure 7 illustre une autre particularité de l'invention. Avantageusement, la plaque formant le dissipateur thermique 8 comprend une ouverture 26 donnant accès au premier moyen de connexion électrique 15 de la carte de circuit imprimé. L'ouverture 26 est agencée à l'interface entre la première partie 9 et la deuxième partie 10 du dissipateur thermique 8. Le premier moyen de connexion électrique 15 et le deuxième moyen de connexion électrique 16 définissent ainsi une liaison électrique qui passe au travers de l'ouverture 26. En particulier, le premier moyen de connexion électrique 15 et le deuxième moyen de connexion électrique 16 sont tous les deux positionnés au niveau de l'ouverture 26. En variante, la carte de circuit imprimé 5 pourrait être positionnée plus en retrait par rapport à l'ouverture 26, si bien que ce serait plutôt le faisceau 6 qui serait positionné au niveau de l'ouverture 26. Alternativement, la carte de circuit 5 pourrait comprendre une partie en saillie au travers de l'ouverture 26.

La carte de circuit imprimé 5 est agencée d'un premier côté de la plaque formant le dissipateur thermique 8, et l'élément de maintien 20 est agencé d'un deuxième côté de la plaque opposé au premier côté. En particulier, la deuxième partie 10 du dissipateur thermique 8 sépare la carte de circuit imprimé 5 de l'élément de maintien 20. L'intégration de l'ouverture 26 dans le dissipateur thermique 8 permet de conserver un dissipateur thermique particulièrement compact tout en bénéficiant des avantages de l'élément de maintien 20. L'ouverture 24 au centre de l'élément de maintien permet de conserver la deuxième partie 10 du dissipateur thermique 8 exposée à l'air ambiant ce qui permet une évacuation efficace de la chaleur accumulée dans le dissipateur thermique.

Pour monter le dispositif lumineux 1 tel que précédemment décrit, on peut procéder de la manière suivante. Dans une première étape, on fixe la carte de circuit imprimé 5 sur le support 1 1 . Plus précisément, on peut d'une part fixer le réflecteur 4 sur le support 11 , et d'autre part on peut fixer la carte de circuit imprimée 5 sur le dissipateur thermique 8. Ensuite on peut fixer le dissipateur thermique 8 pourvu de la carte de circuit imprimé 5 au réflecteur 4. Ces éléments pourraient bien sûr être fixés dans un ordre différent.

Ensuite, dans une deuxième étape, on déforme élastiquement l'élément de maintien 20. Pour cela, un opérateur peut exercer une poussée sur l'élément d'appui 23 avec ses doigts. Avantageusement, la deuxième partie 10 fournit une surface de référence sur laquelle l'opérateur peut prendre appui pour exercer la poussée sur l'élément d'appui 23. Sous l'effet de la poussée sur l'élément d'appui 23, les jambes 22 fléchissent élastiquement. Cela permet d'éloigner l'élément d'appui 23 du premier moyen de connexion électrique 15 et ainsi de laisser suffisamment de place pour l'insertion du deuxième moyen de connexion électrique 16. On comprend donc que l'élasticité de l'élément de maintien 20 est suffisante pour permettre le montage du deuxième connecteur électrique 16 sans casser l'élément de maintien. De préférence, l'élasticité de l'élément de maintien permet d'écarter l'élément d'appui d'une distance au moins égale à 1 10%, voire au moins 150%, de la largeur du deuxième connecteur électrique 16 suivant la direction de branchement F1

Ensuite, dans une troisième étape, on positionne le deuxième moyen de connexion électrique 16 en vis-à-vis du premier moyen de connexion électrique, l'élément de maintien élastique étant maintenu en tension, c’est-à-dire que l'élément d'appui 23 est maintenu écarté de sa position de repos.

Enfin, dans une quatrième étape on relâche l'élément de maintien 20 qui reprend sa position de repos sous l'effet d'une force de rappel. De manière simultanée au relâchement de l'élément de maintien, on procède à une cinquième étape dans laquelle on branche le deuxième moyen de connexion électrique avec le premier moyen de connexion électrique. L'effort produit par l'élément de maintien sur le deuxième moyen de connexion électrique peut être suffisant à lui seul pour effectuer le branchement complet du deuxième moyen de connexion électrique sur le premier moyen de connexion électrique. Alternativement, l'effort produit par l'élément de maintien sur le deuxième moyen de connexion électrique peut uniquement assister l'opération de branchement réalisée par l'opérateur. Avantageusement l'opération de branchement est réalisée en appuyant sur la face 17 du connecteur encartable par l'intermédiaire de l'élément d'appui 23. Ainsi l'effort de branchement est homogène et parfaitement orienté dans la direction de branchement F1 . On obtient ainsi un branchement plus fiable de la carte de circuit imprimé 5, et ce même si le branchement doit être effectué à l'aveugle.

Selon une variante de réalisation de l'invention, l'élément de maintien 20 peut être conçu de sorte qu'il demeure une tension résiduelle dans l'élément de maintien lorsque les moyens de connexion électrique sont complètement branchés l'un à l'autre. Ainsi l'élément d'appui reste bien plaqué contre la face 17. Alternativement, l'élément de maintien peut être conçu de sorte qu'il ne soit plus sous tension lorsque les moyens de connexion électrique sont complètement branchés l'un à l'autre. Dans un tel cas de figure, on peut même prévoir un léger jeu (par exemple de l'ordre de quelques dizaines de millimètre, voire de quelques millimètres entre la face 17 et l'élément d'appui 23.

Avantageusement, l'élément de maintien joue également le rôle de détrompeur, ou autrement dit de poka-yoke. Si le deuxième moyen de connexion électrique 16 est mal branché au premier moyen de connexion électrique 15, l'élément de maintien 20 ne retourne pas complètement dans sa position de repos ou il retourne insuffisamment dans sa position de repos, voire même l'élément de maintien se casse, ce qui peut être facilement détecté visuellement ou par un moyen de contrôle de la position de l'élément de maintien 20. Ensuite, le dispositif lumineux 1 peut être assemblé à un véhicule automobile. Lors du fonctionnement du véhicule, le dispositif lumineux peut être soumis à des vibrations. Avantageusement, l'élément de maintien 20 sécurise le branchement du deuxième moyen de connexion électrique 16 sur le premier moyen de connexion électrique 15, même en présence de vibration. On évite également un débranchement involontaire de la carte de circuit imprimé 5 lors d'une opération de maintenance du véhicule. L'élément de maintien étant réalisé directement dans le support, la sécurisation de la connexion électrique est obtenue sans prévoir de composant supplémentaire dans le dispositif lumineux. Le dispositif lumineux reste compact et simple à fabriquer.