FR3100422A1 - Dispositif à cartes électroniques avec dissipateur thermique - Google Patents
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Abstract
Dispositif à cartes électroniques avec dissipateur thermique La présente invention concerne un dispositif à cartes électroniques, comportant : un tiroir (12) ; et une carte électronique (16) apte à être assemblée au tiroir ; le tiroir comprenant un flanc latéral (24). Le flanc latéral du tiroir comprend une ouverture centrale délimitée par un montant avant (34) et par un montant arrière (36). Le dispositif comprend un dissipateur thermique (20), fixé à la carte électronique pour former un ensemble (70), tel qu’une encoche avant (72) et une encoche arrière (74) sont ménagées entre ladite carte et ledit dissipateur. L’ensemble est assemblé au tiroir de sorte que l’ouverture centrale est au moins partiellement obturée par le dissipateur thermique (20), orienté vers l’extérieur du tiroir ; et les montants avant (34) et arrière (36) du flanc latéral sont reçus respectivement dans les encoches avant (72) et arrière (74) de l’ensemble. Figure pour l'abrégé : figure 3
Description
La présente invention concerne un dispositif à cartes électroniques, du type comportant : un tiroir, apte à recevoir au moins une carte électronique ; et une première carte électronique apte à être assemblée au tiroir ; le tiroir comprenant un premier flanc latéral parallèle à une direction principale.
Un tel dispositif, notamment connu du document EP1732374 au nom de la Demanderesse, est par exemple destiné à équiper un véhicule ferroviaire.
Afin d’éviter une surchauffe des composants de la ou des cartes électroniques, il est connu d’équiper le dispositif de ventilateurs, afin de refroidir lesdits composants par convection. Cependant, de tels ventilateurs induisent des contraintes de coût et d’encombrement. En outre, ils et sont parfois insuffisants pour des composants sensibles à la chaleur ou dégageant beaucoup de chaleur, ce qui génère des problèmes de pannes répétées, affectant la durée de vie des composants électroniques.
La présente invention a pour but de proposer un dispositif à cartes électroniques dans lequel le refroidissement des cartes est facilité.
A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif du type précité, dans lequel : le premier flanc latéral du tiroir comprend une ouverture centrale délimitée par un montant avant et par un montant arrière selon la direction principale ; le dispositif comprend en outre un premier dissipateur thermique, destiné à refroidir la première carte électronique et configuré de sorte à être fixé à ladite première carte pour former un premier ensemble, tel qu’une encoche avant et une encoche arrière, situées aux extrémités de la première carte électronique, sont ménagées entre ladite première carte et ledit premier dissipateur thermique ; et le premier ensemble est apte à être assemblé au tiroir dans un état assemblé, dans lequel : l’ouverture centrale du premier flanc latéral du tiroir est au moins partiellement obturée par le premier dissipateur thermique, ledit dissipateur étant orienté vers l’extérieur du tiroir ; et les montants avant et arrière du premier flanc latéral sont reçus respectivement dans les encoches avant et arrière du premier ensemble.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le dispositif comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- le tiroir comprend un deuxième flanc latéral sensiblement parallèle et opposé au premier flanc latéral ;
- le deuxième flanc latéral du tiroir comprend une ouverture centrale délimitée par un montant avant et par un montant arrière selon la direction principale ; le dispositif comprend en outre : une deuxième carte électronique ; et un deuxième dissipateur thermique, configuré de sorte à être fixé à ladite deuxième carte pour former un deuxième ensemble, tel qu’une encoche avant et une encoche arrière, situées aux extrémités de la deuxième carte électronique, sont ménagées entre ladite deuxième carte et ledit deuxième dissipateur thermique ; et le deuxième ensemble est apte à être assemblé au tiroir dans un état assemblé, dans lequel : l’ouverture centrale du deuxième flanc latéral du tiroir est au moins partiellement obturée par le deuxième dissipateur thermique, ledit dissipateur étant orienté vers l’extérieur du tiroir ; et les montants avant et arrière du deuxième flanc latéral sont reçus respectivement dans les encoches avant et arrière du deuxième ensemble ;
- le dispositif comprend en outre une ou plusieurs troisièmes cartes électroniques aptes à être insérées de manière amovible dans le tiroir, entre les premier et deuxième flancs latéraux ;
- la ou chaque carte électronique comporte un connecteur de carte disposé à son extrémité arrière ;
- le dispositif comprend en outre une carte-mère apte à être assemblée au tiroir perpendiculairement à la direction principale, ladite carte-mère étant apte à s’embrocher sur le connecteur de carte de la ou de chaque carte électronique ;
- la ou chaque carte électronique comporte un connecteur de sortie disposé à son extrémité avant ;
- le dispositif comprend en outre un coffre de tiroir, comprenant : un logement apte à recevoir le tiroir ; et au moins un connecteur apte à s’embrocher avec le connecteur de sortie de la ou de chaque carte électronique.
L’invention se rapporte en outre à un procédé de montage d’un dispositif à carte électronique tel que décrit ci-dessus, le procédé comprenant les étapes suivantes : introduction du premier ensemble dans l’ouverture centrale du premier flanc latéral du tiroir, de sorte à engager le montant avant dans l’encoche avant dudit premier ensemble ; puis pivotement du premier ensemble, de sorte à disposer l’encoche arrière en vis-à-vis du montant arrière du premier flanc latéral ; puis translation du premier ensemble par rapport au tiroir selon la direction principale, de sorte à engager le montant arrière dans l’encoche arrière.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, la translation du premier ensemble par rapport au tiroir est poursuivie jusqu’à embrochement de la carte-mère sur le connecteur de carte de la première carte électronique.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d’un dispositif selon un mode de réalisation de l’invention, dans un état assemblé ;
- la figure 2 est une vue partielle du dispositif de la figure 1, dans un état dissocié ;
- la figure 3 est une vue de détail du dispositif des figures 1 et 2, durant une étape d’assemblage.
La figure 1 montre un dispositif 10 à cartes électroniques selon un mode de réalisation de l’invention. Le dispositif 10 comprend un tiroir 12, une carte-mère 14, des cartes-filles 16, 18 et au moins un dissipateur thermique 20. De manière optionnelle, le dispositif 10 comprend en outre au moins un ventilateur 22.
Le tiroir 12, représenté à la figure 2 dissocié des autres éléments, comprend deux flancs latéraux 24, deux poutres avant 26 et deux poutres arrière 28. Les termes « avant » et « arrière » s’entendent par rapport à un sens d’assemblage du tiroir 12 avec un coffre de tiroir, comme il sera précisé par la suite.
Dans la suite de la description, on considère une base orthonormée (X, Y, Z) associée au tiroir 12. La direction Z représente la verticale et la direction X représente une direction d’assemblage du tiroir 12 avec un coffre de tiroir.
Les deux flancs latéraux 24 sont sensiblement symétriques selon un plan (X, Y) et correspondent avantageusement tous deux à la description ci-après. Le flanc latéral 24 comporte un cadre 30 délimitant une ouverture 32 au contour fermé. Le cadre 30 comporte notamment un montant avant 34 et un montant arrière 36 situés de part et d’autre de l’ouverture 32, chacun des montants s’étendant sensiblement selon Z.
Selon un mode de réalisation, le flanc latéral 24 comporte en outre une ou plusieurs poignées 38, permettant de manipuler le tiroir 12.
Les deux poutres avant 26 et les deux poutres arrière 28 s’étendent sensiblement selon Y. Chaque extrémité de chacune desdites poutres 26, 28 est fixée à l’un des deux flancs latéraux 24. Les deux poutres avant 26 sont fixées proches du montant avant 34 de chaque flanc latéral 24, sensiblement de part et d’autre de l’ouverture 32 selon Z. De même, les deux poutres arrière 28 sont fixées proches du montant arrière 36 de chaque flanc latéral 24, sensiblement de part et d’autre de l’ouverture 32 selon Z.
De manière optionnelle, les poutres avant 26 et/ou les poutres arrière 28 comporte des rainures ou des rails (non représentés) de guidage pour faciliter l’assemblage avec certaines cartes-filles 18.
La carte-mère 14 comporte une plaque support 40, de forme sensiblement rectangulaire, et des connecteurs électriques 42 de carte. Seul un connecteur 42 est visible sur la figure 3. Dans un état assemblé du dispositif 10, tel que visible sur la figure 1, la carte-mère est fixée aux deux poutres arrière 28, la plaque support 40 étant sensiblement disposée dans un plan (Y, Z) et les connecteurs 42 étant orientés vers les poutres avant 26.
Chacune des cartes-filles 16, 18 est une carte électronique comprenant une plaque support 43, sensiblement rectangulaire, et des composants électriques ou électroniques 44 fixés à ladite plaque support. Chacune des cartes-filles 16, 18 comprend également un connecteur électrique 46 de carte et un connecteur électrique 48 de sortie, lesdits connecteurs 46 et 48 étant fixés sur deux bords opposés 50, 52 de la plaque support 43.
Dans l’état assemblé du dispositif 10 visible sur la figure 1, les cartes-filles 16, 18 sont reçues dans le tiroir 12, entre les flancs latéraux 24. Pour chacune desdites cartes-filles 16, 18, la plaque support 43 est sensiblement disposée dans un plan (X, Z) et le connecteur électrique 46 de carte est embroché à l’un des connecteurs électriques 42 correspondants de la carte-mère 14.
Les cartes-filles 16, 18 sont similaires les unes aux autres et diffèrent entre elles par leurs composants électriques ou électroniques et/ou par les schémas de connexion entre ces composants.
En outre, dans le dispositif 10, on distingue des cartes-filles 16 d’extrémité et des cartes-filles 18 centrales.
En particulier, le dispositif 10 comporte deux cartes-filles 16 d’extrémité, chacune desdites cartes étant assemblée à un flanc latéral 24 du tiroir 10, comme il sera décrit par la suite. Le dispositif 10 comporte en outre une ou plusieurs cartes-filles 18 centrales, assemblées aux poutres avant 26 et arrière 28 du tiroir 12 et disposées entre les cartes-filles 16 d’extrémité.
De préférence, dans le dispositif 10, les cartes-filles 16 d’extrémité sont les cartes-filles dont les composants électriques ou électroniques 44 nécessitent le plus de refroidissement, ces composants étant par exemple les plus sensibles à la chaleur et/ou ceux dégageant le plus de chaleur.
De préférence, comme visible sur la figure 3, les composants électriques ou électroniques 44 de chaque carte-fille 16 d’extrémité sont fixés sur une même face de la plaque support 43.
L’au moins un dissipateur thermique 20 du dispositif 10 est assemblé à l’une des cartes-filles 16 d’extrémité, de sorte à la refroidir. Un seul dissipateur thermique 20 est visible sur les figures 1, 2 et 3. Dans la description qui suit, on considère que le dispositif 10 comprend deux dissipateurs thermiques 20 sensiblement identiques, chacun desdits dissipateurs étant assemblé à l’une des deux cartes-filles 16 d’extrémité et correspondant à la description ci-après. Les repères selon (X, Y, Z) s’entendent dans l’état assemblé de la figure 1.
Le dissipateur thermique 20 comporte un support 54 et des ailettes 56. Le support 54 comporte une partie centrale 60, ainsi qu’une partie avant 62 et une partie arrière 64 disposées de part et d’autre de la partie centrale selon X. Le support 54 comporte également un épaulement avant 66 et un épaulement arrière 68, reliant la partie centrale 60 respectivement à la partie avant 62 et à la partie arrière 64.
La partie centrale 60 du support 54 s’étend sensiblement selon un plan (X, Z). Une dimension selon X de la partie centrale 60 est supérieure à 50%, plus préférentiellement supérieure à 75%, d’une dimension totale selon X du support 54.
Une première face de la partie centrale 60 supporte les ailettes 56, lesdites ailettes ayant la forme de lames disposées dans des plans (Y, Z).
Chacune des parties avant 62 et arrière 64 est disposée dans un autre plan (X, Z), décalé vers les ailettes 56 par rapport au plan de la partie centrale 60. Chaque épaulement 66, 68 reliant la partie centrale 60 à la partie avant 62 ou arrière 64 s’étend dans un plan (Y, Z) et est éventuellement situé dans la continuité d’une ailette 56.
De manière optionnelle, la partie avant 62 et/ou la partie arrière 64 du support 54 supporte également des ailettes 56.
De préférence, le support 54 et les ailettes 56 sont réalisés de manière monobloc, par exemple en aluminium.
Une seconde face de la partie centrale 60 du support 54, opposée aux ailettes 56, est fixée aux composants électriques ou électroniques 44 d’une carte-fille 16 d’extrémité, ci-après dénommée « carte-fille 16 ». L’ensemble 70 ainsi formé, visible sur les figures 2 et 3, comporte une encoche avant 72 et une encoche arrière 74 ménagées entre ladite carte-fille 16 et le dissipateur thermique 20.
L’encoche avant 72 est ménagée entre la partie avant 62 du support 54 et un bord avant 52 de la carte-fille 16, portant notamment le connecteur électrique 48 de sortie. L’encoche arrière 74 est ménagée entre la partie arrière 64 du support 54 et un bord arrière 50 de la carte-fille 16, portant notamment le connecteur électrique 46 de carte.
Dans l’état assemblé de la figure 1, l’ensemble 70 formé par la carte-fille 16 et le dissipateur thermique 20 est sensiblement disposé dans l’ouverture 32 de l’un des flancs latéraux 24, les montants avant 34 et arrière 36 étant reçus respectivement dans l’encoche avant 72 et dans l’encoche arrière 74 dudit ensemble. La carte-fille 16 et le dissipateur thermique 20 sont orientés respectivement vers l’intérieur et vers l’extérieur du tiroir 12.
Dans le cas où le dispositif 10 comprend au moins un ventilateur 22, ledit ventilateur est par exemple fixé au dissipateur thermique 20 pour favoriser le refroidissement de la carte-fille 16 d’extrémité. De manière optionnelle, d’autres ventilateurs (non représentés) sont fixés aux poutres avant 26 et arrière 28 du tiroir 12, au-dessus ou au-dessous des cartes-filles 18 centrales, afin de refroidir lesdites cartes-filles 18.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif 10 comporte en outre un coffre de tiroir (non représenté) apte à être assemblé au tiroir 12 et aux cartes-filles 16, 18. De manière connue, par exemple du document EP1732374, un tel coffre de tiroir comporte un logement apte à recevoir le tiroir 12, ainsi que des connecteurs électriques aptes à s’embrocher aux connecteurs de sortie 48 des cartes-filles 16, 18. Le coffre de tiroir est configuré de sorte qu’un même déplacement selon X permette l’insertion du tiroir 12 dans le logement et l’embrochement des connecteurs de sortie 48 avec les connecteurs correspondants dudit coffre.
Un procédé de montage du dispositif 10 ci-dessus va maintenant être décrit. La carte-mère 14 est assemblée aux poutres arrière 28 du tiroir. En parallèle, les composants électriques ou électroniques 44 de chaque carte-fille 16 d’extrémité sont fixés à la partie centrale 60 du support 54 de chaque dissipateur thermique 20, pour former chaque ensemble 70.
Ensuite, comme visible sur la figure 3, le bord avant 52 de la carte-fille 16 d’un ensemble 70 est introduit dans l’ouverture 32 d’un flanc latéral 24 du tiroir 12, de sorte à engager le montant avant 34 correspondant dans l’encoche avant 72 dudit ensemble 70. Lorsque ledit montant avant 34 vient en butée contre l’épaulement avant 66 du dissipateur thermique, l’arrière de l’ensemble 70 est pivoté de sorte à introduire le bord arrière 50 de la carte-fille 16 dans l’ouverture 32. L’ensemble 70 est ensuite reculé selon X, de sorte à engager le montant arrière 36 du flanc latéral 24 dans l’encoche arrière 74 de l’ensemble 70. Le mouvement de recul est poursuivi jusqu’à ce que le connecteur de carte 46 de l’ensemble 70 s’embroche sur le connecteur 42 correspondant de la carte-mère 14.
De préférence, les parties avant 62 et arrière 64 du dissipateur thermique 20 sont ensuite fixées, respectivement au montant avant 34 et au montant arrière 36 du flanc latéral 24.
Les dimensions selon X et selon Z de l’ouverture 32 sont configurées pour autoriser un tel procédé de montage. En particulier, une dimension selon Z de l’ensemble 70 est légèrement inférieure à une dimension selon Z de l’ouverture 32. Ainsi, dans l’état assemblé de la figure 1, ladite ouverture est partiellement ou totalement obturée par l’ensemble 70. Le flanc latéral 24 correspondant est ainsi rigidifié, ce qui permet au dispositif 10 de supporter des contraintes de vibration élevées.
Dans le cadre du procédé de montage, l’autre ensemble 70 est associé à l’autre flanc latéral 24 selon des étapes similaires à celles décrites ci-dessus. Puis, les cartes-filles centrales 18 sont introduites dans le tiroir 12 du côté avant, par un déplacement selon X dirigé vers l’arrière. Eventuellement, l’introduction des cartes-filles centrales 18 est facilitée par les rainures ou rails de guidage (non représentés) formés sur les poutres avant 26 et/ou les poutres arrière 28. Le déplacement est poursuivi jusqu’à ce que le connecteur de carte 46 de chaque carte-fille centrale 18 s’embroche sur le connecteur 42 correspondant de la carte-mère 14.
Le ou les ventilateurs 22 sont ensuite ajoutés. Le dispositif 10 est ainsi dans l’état assemblé représenté à la figure 1. Tous les connecteurs de sortie 48 des cartes-filles 16, 18 sont orientés vers l’avant et de préférence sensiblement disposés dans un même plan (Y, Z).
De manière optionnelle, une étape ultérieure du procédé comprend l’insertion du tiroir 12 dans un coffre de tiroir (non représenté) tel que décrit ci-dessus et l’embrochement des connecteurs de sortie 48 avec les connecteurs correspondants dudit coffre. Ces opérations s’effectuent par un déplacement selon X du tiroir 12 par rapport au coffre de tiroir.
La disposition aux extrémités du tiroir 12 des cartes-filles 16 facilite leur refroidissement par les dissipateurs thermiques 20, situés vers l’extérieur du tiroir. Selon un mode de réalisation, les dissipateurs thermiques 20 agissent par convection naturelle et/ou sont placés dans un flux d’air, notamment dans le cas où le dispositif 10 équipe un véhicule ferroviaire en déplacement. Il est ainsi possible d’éviter l’ajout de ventilateurs 22 au dispositif 10, ou au moins de limiter le dimensionnement de tels ventilateurs.
Claims (10)
- Dispositif (10) à cartes électroniques, comprenant : un tiroir (12), apte à recevoir au moins une carte électronique ; et une première carte électronique (16) apte à être assemblée au tiroir ; le tiroir comprenant un premier flanc latéral (24) parallèle à une direction principale (X) ;
le dispositif étant caractérisé en ce que :
- le premier flanc latéral du tiroir comprend une ouverture centrale (32) délimitée par un premier montant (34) et par un deuxième montant (36) selon la direction principale ;
- le dispositif comprend en outre un premier dissipateur thermique (20), destiné à refroidir la première carte électronique et configuré de sorte à être fixé à ladite première carte pour former un premier ensemble (70), tel qu’une première encoche (72) et une deuxième encoche (74), situées aux extrémités du premier ensemble, sont ménagées entre ladite première carte et ledit premier dissipateur thermique ; et
- le premier ensemble est apte à être assemblé au tiroir dans un état assemblé, dans lequel :
- l’ouverture centrale (32) du premier flanc latéral du tiroir est au moins partiellement obturée par le premier dissipateur thermique (20), ledit premier dissipateur étant orienté vers l’extérieur du tiroir ; et
- les premier et deuxième montants du premier flanc latéral sont reçus respectivement dans les première (72) et deuxième encoches (74) du premier ensemble. - Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le tiroir (12) comprend un deuxième flanc latéral (24) sensiblement parallèle et opposé au premier flanc latéral.
- Dispositif selon la revendication 2, dans lequel :
- le deuxième flanc latéral du tiroir comprend une ouverture centrale (32) délimitée par un troisième montant (34) et par un quatrième montant (36) selon la direction principale ;
- le dispositif comprend en outre : une deuxième carte électronique (16) ; et un deuxième dissipateur thermique (20), configuré de sorte à être fixé à ladite deuxième carte pour former un deuxième ensemble (70), tel qu’une troisième encoche (72) et une quatrième encoche (74), situées aux extrémités du deuxième ensemble, sont ménagées entre ladite deuxième carte et ledit deuxième dissipateur thermique ; et
- le deuxième ensemble est apte à être assemblé au tiroir dans un état assemblé, dans lequel : l’ouverture centrale (32) du deuxième flanc latéral du tiroir est au moins partiellement obturée par le deuxième dissipateur thermique (20), ledit dissipateur étant orienté vers l’extérieur du tiroir ; et les troisième (34) et quatrième montants (36) du deuxième flanc latéral sont reçus respectivement dans les troisième (72) et quatrième encoches (74) du deuxième ensemble. - Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3, comprenant en outre une ou plusieurs troisièmes cartes électroniques (18) aptes à être insérées de manière amovible dans le tiroir, entre les premier et deuxième flancs latéraux (24).
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la ou chaque carte électronique (16, 18) comporte un connecteur de carte (46) disposé à une extrémité arrière (50) de ladite carte selon la direction principale lorsque ladite carte électronique est assemblée au tiroir.
- Dispositif selon la revendication 5, comprenant en outre une carte-mère (14) apte à être assemblée au tiroir perpendiculairement (Y) à la direction principale, le connecteur de carte (46) de la ou de chaque carte électronique (16, 18) étant apte (42) à s’embrocher sur ladite carte-mère lorsque ladite carte-mère et ladite carte électronique sont assemblée au tiroir.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la ou chaque carte électronique (16, 18) comporte un connecteur de sortie (48) disposé à une extrémité avant (52) de ladite carte selon la direction principale lorsque ladite carte électronique est assemblée au tiroir.
- Dispositif selon la revendication 7, comprenant en outre un coffre de tiroir, comprenant : un logement apte à recevoir le tiroir (12) ; et au moins un connecteur apte à s’embrocher avec le connecteur de sortie (48) de la ou de chaque carte électronique (16, 18) lorsque le tiroir est inséré dans ledit logement.
- Procédé de montage d’un dispositif à carte électronique selon l’une des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes :
- introduction du premier ensemble (70) dans l’ouverture centrale (32) du premier flanc latéral (24) du tiroir, de sorte à engager le premier montant (34) dans la première encoche (72) dudit premier ensemble ; puis
- pivotement du premier ensemble, de sorte à disposer la deuxième encoche (74) en vis-à-vis du deuxième montant (36) du premier flanc latéral ; puis
- translation du premier ensemble par rapport au tiroir selon la direction principale (X), de sorte à engager le deuxième montant (36) dans la deuxième encoche (74). - Procédé de montage selon la revendication 9, d’un dispositif à carte électronique selon la revendication 6, dans lequel la translation du premier ensemble (70) par rapport au tiroir (12) est poursuivie jusqu’à embrochement du connecteur de carte (46) de la première carte électronique (16) sur la carte-mère (14, 42).
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2019
- 2019-09-04 FR FR1909732A patent/FR3100422B1/fr active Active
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