FR2741990A1

FR2741990A1 - Dispositif de commande, notamment pour le declenchement de moyens de retenue dans un vehicule

Info

Publication number: FR2741990A1
Application number: FR9614687A
Authority: FR
Inventors: Josef Dirmeyer; Gerhard Mader
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1995-12-01
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1997-06-06
Anticipated expiration: 2016-11-29
Also published as: GB9624762D0; FR2741990B1; DE19544974C1; GB2307750B; GB2307750A

Abstract

Ce dispositif de commande, notamment pour le déclenchement de moyens de retenue dans un véhicule, comprenant un boîtier, qui comporte un connecteur (4), et un circuit électrique qui est disposé dans le boîtier et comporte un capteur de pression (21). Suivant l'invention, il est caractérisé en ce que des composants (2, 21) du circuit électrique sont reliés d'une manière électriquement conductrice par l'intermédiaire d'une structure (1) découpée dans une bande métallique, en ce que la structure découpée (1) contient des broches mâles (42) du connecteur (4) et en ce qu'une zone située dans la paroi de boîtier (323) est réalisée sous forme de membrane (322) servant à la transmission de pression.

Description

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L'invention concerne un dispositif de commande, notamment pour le déclenchement de moyens de retenue dans un véhicule, comprenant un boîtier, qui comporte un connecteur, et un circuit électrique qui est disposé dans le boîtier et comporte un capteur de pression. Un dispositif de commande qui contient un circuit électrique, disposé dans un boîtier et comportant un capteur de pression, et qui est relié par exemple à un faisceau de câble par l'intermédiaire d'un connecteur intégré dans le boîtier trouve une application dans tous les domaines techniques qu'on peut imaginer et dans lesquels une mesure de pression est nécessaire. L'un de ces domaines techniques est la technique de construction automobile qui impose à un tel dispositif de commande des conditions à respecter d'un niveau particulièrement poussé en ce qui concerne son encombrement/ses dimensions, son insensibilité vis-à-vis des influences du milieu

environnant, sa fiabilité et ses coûts de fabrication.

Depuis peu, de tels dispositifs de commande sont utilisés aussi pour commander des moyens de retenue, tels qu'un sac gonflable de protection (dit "airbag"), dans un véhicule automobile. C'est ainsi par exemple qu'un tel dispositif de commande est disposé dans une partie latérale du véhicule automobile, telle que la portière du conducteur. Dans ce cas, le capteur de pression est soumis à un accroissement de la pression d'air qui se présente dans une cavité de la portière latérale et qui est dû à une déformation de cette portière latérale sous l'effet d'une collision transversale et il déclenche, en fonction de la gravité de la collision, un sac gonflable latéral de protection ou d'autres moyens

de retenue présentés par le véhicule.

Dans une demande internationale bénéficiant d'une date antérieure (PCT/DE 95/00907), il est proposé de disposer un capteur de pression au silicium sur une plaquette de circuit imprimé classique. La plaquette de circuit imprimé comportant le capteur de pression est disposée dans un boîtier comportant une ouverture. Entre l'ouverture du boîtier et la plaquette de circuit imprimé,

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un manchon en matière plastique entoure le capteur de pression. À la hauteur de l'ouverture du boîtier, le manchon est fermé par une membrane, de sorte que le manchon, la membrane, la plaquette de circuit imprimé et le capteur de pression définissent un espace de faible volume qui est rempli d'air et qui transmet au capteur de pression, d'une manière qui n'est presque pas faussée, un signal de pression appliqué à la membrane. Des broches mâles d'un connecteur qui sont pliées à angle droit traversent le boîtier et sont soudées à la plaquette de

circuit imprimé.

En raison des dimensions relativement grandes de ce dispositif de commande connu qui sont dues notamment à la réalisation précédemment décrite du connecteur, le volume de l'espace intérieur du dispositif de commande est trop grand pour pouvoir être utilisé pour transmettre la pression entre l'ouverture du boîtier, dont l'étanchéité est assurée par la membrane, et le capteur de pression, sans prendre alors en compte un affaiblissement/valeur faussée de signal qui est significatif. C'est pour cette raison qu'on serrerait le manchon et la membrane, réalisée d'une pièce avec ce dernier, entre la plaquette de circuit imprimé et l'ouverture du boîtier, au-dessus du capteur de pression, et que, de ce fait, le volume servant à la transmission de pression serait réalisé aussi faible que possible. Bien que cette solution assure une bonne transmission du signal, elle est toutefois onéreuse et complexe en ce qui concerne le montage en raison des

éléments constitutifs qui sont nécessaires en sus.

La présente invention a pour but de fournir un dispositif de commande qui évite les inconvénients du dispositif de commande connu et utilise alors notamment tout le volume de l'espace intérieur d'un dispositif de

commande pour transmettre des signaux de pression.

Ce but est atteint au moyen d'un dispositif de commande, du type générique considéré, qui est caractérisé en ce que des composants du circuit électrique sont reliés d'une manière électriquement conductrice par

l'intermédiaire d'une structure découpée (à l'emporte-

pièce) dans une bande métallique, en ce que la structure découpée contient des broches mâles du connecteur et en ce qu'une zone située dans la paroi de boîtier est réalisée sous forme de membrane servant à la transmission de pression. Ainsi, des composants du circuit électrique, comme par exemple le capteur de pression lui-même, sont reliés d'une manière électriquement conductrice par l'intermédiaire d'une structure découpée dans une bande métallique. La structure découpée contient des broches mâles d'un connecteur. Grâce à l'utilisation d'une telle structure découpée, appelée aussi "grille découpée" ou "armature conductrice (leadframe)", à la place d'une plaquette de circuit imprimé classique, le volume de l'espace intérieur du dispositif de commande qui est rempli d'air est nettement réduit, étant donné que, notamment dans la zone du connecteur et du fait des broches mâles réalisées d'une pièce avec la structure découpée, l'étendue horizontale du dispositif de commande est réduite. Ainsi, une zone située dans la paroi du boîtier peut être réalisée sous forme de membrane et le volume réduit de l'espace intérieur du dispositif de commande peut être utilisé pour la transmission de pression, sans qu'un espace délimité doive être prévu dans le dispositif de commande pour la transmission de pression au moyen d'éléments supplémentaires. On obtient une transmission excellente des signaux de pression, étant donné que la membrane disposée sur le boîtier protège des influences du milieu environnant et qu'ainsi, la membrane du capteur de pression elle-même peut rester non protégée. Il n'est donc pas nécessaire non plus de pourvoir la membrane du capteur de pression d'une couche protectrice qui renforcerait l'inertie de cette membrane, de sorte que le capteur de pression n'est plus soumis à une pression, mais aussi à des accélérations. Si le capteur de pression est par exemple monté sur un véhicule, il est soumis à des accélérations qui

interviennent ainsi dans son signal de sortie.

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Une partie du connecteur servant au logement d'une prise associée est directement montée/réalisée au moulage par injection sur la structure découpée, et cela le plus près possible du circuit électrique. Par ailleurs, des condensateurs de filtrage servant au blindage électromagnétique sont disposés directement à l'endroit de l'entrée des broches mâles dans le boîtier, de sorte que des prises à filtrage classiques, qui prennent de la place, sont superflues. Ainsi, non seulement le volume de l'espace intérieur est réduit, avec les conséquences précitées, mais aussi des condensateurs de filtrage ainsi disposés assurent une protection la meilleure possible vis-à-vis de la pénétration d'un rayonnement électromagnétique, étant donné que l'intérieur du dispositif de commande ne comprend plus de pistes conductrices/broches mâles non blindées qui

serviraient d'antenne.

En outre, la structure découpée peut comporter, soit à l'intérieur du boîtier, soit - dans la mesure o la structure découpée traverse le boîtier - à l'extérieur de ce boîtier, un ou plusieurs perçages au moyen desquels le dispositif de commande peut par exemple être fixé sur un support disposé dans le véhicule automobile. Une telle fixation sert alors en même temps de dérivation de mise à la masse. Ainsi, en comparaison des dispositifs de commande connus, on fait l'économie d'un élément supplémentaire qui a jusqu'à présent assuré la liaison entre la masse prévue sur une plaquette de circuit imprimé classique et une borne de masse extérieure. La disposition ainsi adoptée permet aussi de réduire l'étendue du dispositif de commande et

donc le volume de son espace intérieur.

De préférence, la structure découpée comprend aussi des zones planes, servant au blindage électromagnétique, qui sont réalisées d'une pièce avec des zones de la structure découpée qui servent de pistes conductrices pour la liaison électriquement conductrice entre les composants. Ce développement de l'invention réduit aussi l'étendue du dispositif de commande et donc le volume de son espace intérieur, étant donné que des tôles

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de blindage séparées et des couches de masse supplémentaires dans les plaquettes de circuit imprimé sont superflues. De préférence, des circuits intégrés sont disposés sans boîtier sur la structure découpée. Les avantages présentés par les développements précédemment cités sont

valables aussi pour ce développement de l'invention.

L'utilisation d'une structure découpée exige en outre que des pistes conductrices de cette structure découpée s'étendent sans se croiser. Cet état de fait a pour résultat qu'un nombre relativement réduit de composants peuvent être disposés sur une telle structure découpée et que des circuits hautement intégrés, tels que des modules multi-puces, sont de plus en plus utilisés, ce

qui réduit encore l'étendue spatiale du circuit électrique.

Suivant d'autres développements de l'invention, il peut être prévu: - que le boîtier soit en matière plastique, - qu'une partie de logement du connecteur, servant à recevoir une prise associée, et une partie du boîtier soient réalisées d'une pièce, - que la zone réalisée sous forme de membrane soit formée d'une pièce avec le boîtier et présente une épaisseur plus faible que la paroi de boîtier, - que le boîtier comporte une ouverture sur laquelle est disposée une membrane en matière plastique souple qui est reliée au boîtier d'une manière étanche à l'eau, - que le capteur de pression soit intégré et disposé sur la structure découpée sous forme d'un circuit intégré sans boîtier, - qu'une partie de la structure découpée passe hors du boîtier et que le dispositif de commande est fixé par cette partie sur un support, - que la structure découpée comporte des zones

planes servant au blindage électromagnétique.

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Des exemples de réalisation de l'invention et de ses développements sont exposés en regard des dessins. On voit: à la figure 1, une structure découpée destinée à un dispositif de commande conforme à l'invention, à la figure 2, un dispositif de commande conforme à l'invention en vue de dessus, à la figure 3, une vue de côté du dispositif de commande conforme à l'invention de la figure 2 par la ligne

A-A,

à la figure 4, une vue de côté du dispositif de commande conforme à l'invention de la figure 2 par la ligne B-B et,

à la figure 5, un dispositif de commande connu.

La figure 1 représente une structure 1, découpée (à l'emporte-pièce) dans une bande métallique 12, telle qu'elle est utilisée dans un dispositif de commande conforme à l'invention. Une seconde structure découpée dans la bande métallique 12 s'y raccorde sur la droite de la ligne en trait interrompu. La structure découpée 1 comporte des pistes conductrices 11 qui relient entre eux, d'une manière électriquement conductrice, des composants électriques 2 et un capteur de pression 21 et qui servent en même temps à la fixation des composants 2, 21. Des ergots de connexion des composants 2, 21 passent dans des trous de la structure découpée 1, puis sont soudés sur la face arrière de cette structure découpée 1, ou bien sont repliés sur eux-mêmes de façon à pouvoir être soudés sur la face avant de la structure découpée 1. Cette dernière comporte en outre des broches mâles 42 d'un connecteur. Des zones planes 13 servent au blindage électromagnétique et sont utilisées dans le présent exemple de réalisation comme cadre de la structure découpée 1. Au moyen de trous de fixation 14, la bande métallique 12 est transportée sur la chaîne d'assemblage en vue de la fabrication. Des zones planes de la bande métallique peuvent aussi être disposées à l'intérieur de la structure découpée entre des pistes conductrices ou bien être repliées pour former des zones marginales de la structure découpée, de façon à réaliser une protection la meilleure possible vis-à-vis de la pénétration d'un rayonnement électromagnétique. Les trous de fixation peuvent être utilisés non seulement pour faire avancer la bande métallique sur la chaîne d'assemblage, mais aussi pour fixer, sur un support, le dispositif de commande considéré qui comporte la structure découpée. Pour améliorer le contact, au moins certaines parties des

broches mâles peuvent comporter un revêtement d'or.

Une telle structure découpée est produite en découpant une structure en grille (à l'emporte-pièce) à partir de la bande métallique. Ensuite, des zones de cette grille sont pourvues de ponts en matière plastique par injection et des interruptions de pistes conductrices sont S15 ménagées par découpage dans la structure de grille, de sorte qu'en cas de besoin, les différentes pistes conductrices peuvent être isolées les unes des autres. Les composants sont montés sur la structure découpée avant ou après la dernière étape de fabrication mentionnée. Les ponts en matière plastique assurent le maintien mécanique

nécessaire pour les différentes pistes conductrices.

La figure 2 représente, en vue de dessus, un dispositif de commande conforme à l'invention qui comprend un boîtier 3 comportant une partie inférieure de boîtier 31 qui sert de support à une structure découpée 1 dont les broches mâles 42 ne sont représentées qu'en ligne en trait interrompu et dont on peut voir des parties 15 sortant du boîtier 3. La partie inférieure de boîtier 31 contient un connecteur 4 comportant une partie 41 de logement d'une prise associée. La partie inférieure de boîtier 31 est fermée, au moyen de crochets d'encliquetage 311, par un couvercle de boîtier 32 dont est surtout visible une plaque de protection 324. En deux emplacements, la structure découpée 1 sort de la partie inférieure de boîtier 31 et

est fixée sur un support extérieur 5 au moyen de vis 51.

La figure 3 représente une vue de côté du dispositif de commande de la figure 2 par la ligne de coupe A-A. On y voit plus particulièrement la réalisation en une

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pièce des broches mâles 42 avec la structure découpée 1. Un capteur de pression 21 sans boîtier, un condensateur de filtrage 22, un amplificateur 23 sans boîtier et d'autres composants 2 sont montés sur la structure découpée 1. Le capteur de pression 21 peut être formé d'un capteur de pression quelconque, mais en particulier d'un capteur de pression au silicium qui peut encore recevoir dans son substrat une autre partie d'un circuit électrique. Un tel circuit intégré comportant un capteur de pression 21 est alors lié directement sur la structure découpée 1 sous forme d'un circuit intégré sans boîtier, ainsi que cela est

représenté à la figure 3.

Étant donné que la protection vis-à-vis de la pénétration d'un rayonnement électromagnétique parvenant sur le circuit électrique du dispositif de commande est assurée au moyen des zones planes de la structure découpée, le boîtier du dispositif de commande est de préférence réalisé en matière plastique. Dans ce cas, la partie inférieure de boîtier 31, y compris la partie de logement 41 du connecteur 4, est par exemple obtenue par injection autour de la structure découpée 1. La partie inférieure de boîtier 31 est fermée d'une manière étanche à l'eau, et ce d'une façon quelconque, par le couvercle de boîtier 32 qui est aussi en matière plastique. Dans l'exemple de réalisation, cette liaison s'obtient au moyen de crochets d'encliquetage 311, avec une bague d'étanchéité 33 insérée entre le couvercle de boîtier 32 et la partie inférieure de boîtier 31, la bague d'étanchéité 33 pouvant aussi être réalisée en matière plastique et par injection sur l'une

des moitiés de boîtier 31, 32.

Une membrane 322 est fixée à demeure sur le couvercle de boîtier 32. La membrane 322 peut par exemple être en matière plastique souple et peut ainsi être réalisée par injection sur une ouverture 321 du couvercle de boîtier 32. Toutefois, la membrane 322 peut aussi être réalisée d'une pièce avec le couvercle de boîtier 32. A cet effet, le couvercle de boîtier 32 comporte une zone qui sert de membrane 322 et qui présente une épaisseur plus faible que la paroi de boîtier 323 du couvercle de boitier 32. La membrane 322 doit protéger des influences du milieu environnant et de la corrosion l'espace intérieur du dispositif de commande et en particulier le capteur de pression 21 et le circuit électrique. La membrane 322 est alors imperméable à l'eau et sa liaison vis-à-vis du couvercle de boîtier 32 est aussi réalisée imperméable à l'eau. En revanche, la membrane 322 est de préférence légèrement perméable à l'air, de sorte que par exemple,une élévation de pression dans l'espace intérieur du dispositif de commande qui est due à une élévation de température est compensée au moyen d'un équilibre de pression avec le

milieu environnant par l'intermédiaire de la membrane 322.

Cet équilibre de pression s'obtient alors en un intervalle

de temps important - par exemple de l'ordre des minutes -

en comparaison de la durée des signaux de pression significatifs reçus. Ainsi, les signaux de pression reçus ne sont ni affaiblis, ni faussés. La membrane 322 est alors par exemple réalisée en une matière plastique élastique,

telle que du caoutchouc de silicone.

De préférence, la membrane 322 comporte, dans sa partie périphérique extérieure, une nervure creuse 3221 au moyen de laquelle la membrane 322 peut se dilater ou se rétracter dans certaines limites, afin de compenser ainsi des contraintes présentes dans la membrane 322 qui sont dues à des températures qui varient d'une manière alternée ou à une pression du milieu environnant qui varie. De ce fait, il s'exerce sur la membrane 322 écartée de sa position une force de rappel qui est presque constante sur toute sa zone écartée, de sorte que la sensibilité du

capteur de pression 21 ne subit pas d'influence.

Au-dessus de la membrane 322 de la figure 3 qui est réalisée avec une relativement grande surface et qui transmet donc particulièrement bien un signal de pression au capteur de pression 21, il est disposé une plaque de protection 324 qui sert de protection vis-à-vis des eaux de

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projection et empêche qu'un contact ne se produise avec la

membrane 322.

La figure 4 représente la fixation du dispositif de commande sur le support 5 par la partie 15 de la structure découpée 1 qui sort du boîtier 3 et au moyen d'une liaison par vis 51, tandis que, grâce à cette fixation, le potentiel de masse de la structure découpée 1 est mis au potentiel du support 5. Si le dispositif de commande conforme à l'invention est utilisé comme dispositif de commande pour déclencher un sac gonflable de protection latérale dans un véhicule automobile, le dispositif de commande est alors fixé dans une portière du véhicule, sur un support/élément de maintien de la portière. Le montage des composants 2 et du capteur de pression 21 sur la structure découpée 1 peut aussi s'effectuer dans la partie inférieure de boîtier 31 contenant déjà la structure découpée 1, sans couvercle de

boîtier 32.

La figure 5 représente un dispositif de commande connu, servant à déclencher des moyens de retenue dans un véhicule, qui comporte les composants déjà connus, si ce n'est que l'amplificateur 23 à boîtier, le capteur de pression 21 disposé sur un support 211, le condensateur de filtrage 22 et les broches mâles 42 sont reliés à une plaquette de circuit imprimé 6 classique sous forme de composants pliés indépendants et qu'un manchon 7, entourant le capteur de pression 21 et comportant une membrane 322, permet de réaliser un petit volume pour la transmission de pression, étant donné que le volume de l'espace intérieur

est trop grand pour cette transmission de pression.

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Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de commande, notamment pour le déclenchement de moyens de retenue dans un véhicule, comprenant un boîtier (3), qui comporte un connecteur (4), et un circuit électrique qui est disposé dans le boîtier (3) et comporte un capteur de pression (21), caractérisé en ce que des composants (2, 21) du circuit électrique sont reliés d'une manière électriquement conductrice par l'intermédiaire d'une structure (1) découpée dans une bande métallique (12), en ce que la structure découpée (1) contient des broches mâles (42) du connecteur (4) et en ce qu'une zone située dans la paroi de boîtier (323) est réalisée sous forme de membrane (322) servant à la

transmission de pression.

2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (3) est en matière plastique,

3. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie de logement (41) du connecteur (4), servant à recevoir une prise associée, et une partie du boîtier (3) sont réalisées d'une pièce,

4. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone réalisée sous forme de membrane (322) est formée d'une pièce avec le boîtier (3) et présente une épaisseur plus faible que la paroi de boîtier (323),

5. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (3) comporte une ouverture (321) sur laquelle est disposée une membrane (322) en matière plastique souple qui est reliée au boîtier (3) d'une manière étanche à l'eau,

6. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de pression (21) est intégré et disposé sur la structure découpée (1) sous forme d'un circuit intégré sans boîtier,

7. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie (15) de la structure découpée (1) passe hors du boîtier et en ce que le dispositif de commande est fixé par cette partie (15) sur un support (5),

8. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure découpée (1) comporte des zones planes (13) servant au blindage électromagnétique.