FR2470370A1 - Temp. measuring sensor for engine cooling liquid - comprises temp. sensitive thin film resistance deposited on plate and protected by layer of polymer material - Google Patents

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Abstract

The resistance element is surrounded by a good to permit good heat transfer and good sealing when in position. A temp. sensitive resistance element is deposited on an aluminium plate and protected by a glass layer. Electrical wires are surrounded by a polymer material, to ensure that a rigid assembly is obtained. A thin section of a polymer cover moulding provides good thermal conductivity. An elastomer sealing gasket is located between the covering moulding and a metallic piece which is threaded to permit screwing into the measuring position.

Description

CAPTEUR DE TEMPERATURE D'ZON FLUIDE
La presente invention due à la collaboration de M. B. MONTARON se rapporte à un capteur de température d'un fluide et, en particulier, de la température du liquide de refroidissement d'un moteur à combustion interne ou de la température de l'huile de lubrification d'une bote de vitesses.FLUID AREA TEMPERATURE SENSOR
The present invention due to the collaboration of MB MONTARON relates to a temperature sensor of a fluid and, in particular, the temperature of the coolant of an internal combustion engine or the temperature of the lubricating oil a gearbox.

La mesure de la température d'un fluide contenu dans une enceinte fermée pose un problème d'étanchéité lorsque le fluide est un gaz à une pression différente de la pression extérieure à l'enceinte ou lorsque le fluide est un liquide.Measuring the temperature of a fluid contained in a closed enclosure poses a leakage problem when the fluid is a gas at a pressure different from the pressure outside the enclosure or when the fluid is a liquid.

L'obtention d'une bonne étanchéité du montage du capteur sur l'en- ceinte s'oppose généralement à l obtention dun temps de réponse rapide pour la mesure des variations de température.Obtaining a good seal on the mounting of the sensor on the enclosure is generally opposed to obtaining a rapid response time for measuring temperature variations.

Le capteur, objet de la présente invention, est conçu pour optimaliser le compromis étanchéité/temps de réponse.The sensor, object of the present invention, is designed to optimize the tightness / response time compromise.

L'élément sensible du capteur, objet de la présente invention, est constitué d'une résistance variable avec la température, par exemple, à base de nickel, déposée par sérigraphie sur une plaquette en matériau isolant électrique mais bon conducteur de la chaleur.The sensitive element of the sensor, object of the present invention, consists of a variable resistance with temperature, for example, based on nickel, deposited by screen printing on a wafer of electrically insulating material but good conductor of heat.

Les isolants électriques sont généralement des isolants thermiques le choix du matériau constitutif de la plaquette est donc limité. Des céramiques telles que l'oxyde de béryllium ou l'alumine sont, de ce point de vue, des matériaux très satisfaisants.Electrical insulators are generally thermal insulators. The choice of the material of the wafer is therefore limited. Ceramics such as beryllium oxide or alumina are, from this point of view, very satisfactory materials.

Deux fils électriques sont connectés, par exemple par soudage, aux plots de sortie de la résistance.Two electrical wires are connected, for example by welding, to the output pads of the resistor.

Si la plaquette comportant la résistance était directement plongée dans le liquide dont la température est mesurée, alors, pour certains liquides, un film se formerait à la surface de celle-ci, se prolongerait sur les fils électriques et l'étanchéité ne pourrait pas etre obtenue.If the plate containing the resistance was directly immersed in the liquid whose temperature is measured, then, for certain liquids, a film would form on the surface thereof, would extend over the electrical wires and the seal could not be obtained.

Dans le capteur, objet de la présente invention, l'élément sensible est entièrement enrobé d'un matériau imperméable et non corrodable par le liquide dans lequel il est immergé.In the sensor, object of the present invention, the sensitive element is entirely coated with an impermeable material and not corrodible by the liquid in which it is immersed.

Ce matériau d'enrobage doit, de plus, présenter une faible capacité calorifique massique pour ne pas trop allonger le temps de réponse de la mesure de température.This coating material must also have a low specific heat capacity so as not to lengthen the response time of the temperature measurement too much.

Si c'est possible, ce matériau doit aussi être bon conducteur de la chaleur. If possible, this material should also be a good conductor of heat.

Pour le capteur, objet de la présente invention, le choix du matériau d'enrobage en fonction du liquide ou du gaz, dont la température est mesurée, est fait dans la famille très vaste des polymeres ou des polymères chargés.For the sensor, object of the present invention, the choice of the coating material as a function of the liquid or of the gas, the temperature of which is measured, is made from the very broad family of polymers or charged polymers.

Le problème de l'étanchéité du montage est ainsi ramené au niveau de la fixation du capteur sur le corps de l'enceinte enfermant le fluide.The problem of the tightness of the assembly is thus reduced to the level of the attachment of the sensor to the body of the enclosure enclosing the fluid.

Afin de mieux préciser les caractéristiques du capteur, objet de la présente invention, une description détaIllée en est donnée ci-après.In order to better specify the characteristics of the sensor, object of the present invention, a detailed description is given below.

A cet effet, on se reportera aux dessins joints dans lesquels - La figure 1 illustre une réalisation de l'élément sensible du capteur avec ses conducteurs de sortie.To this end, reference will be made to the accompanying drawings in which - FIG. 1 illustrates an embodiment of the sensitive element of the sensor with its output conductors.

- La figure 2 représente une coupe longitudinale en section par un plan de trace A-A à la figure 4 du capteur suivant l'invention.- Figure 2 shows a longitudinal section in section through a trace plane A-A in Figure 4 of the sensor according to the invention.

- La figure 3 représente le capteur de la figure 2 vu en bout de la droite vers la gauche, et, - La figure 4 représente le capteur de la figure 2 vu en bout de la gauche vers la droite.- Figure 3 shows the sensor of Figure 2 seen at the end of the right to the left, and, - Figure 4 shows the sensor of Figure 2 seen at the end of the left to the right.

La figure 1 montre une plaquette 1, par exemple en alumine, sur laquelle est déposée par sérigraphie une résistance 2, par exemple à base de nickel, sensible à la température et éventuellement protégée par une couche de verre egalement déposée par sérigraphie.FIG. 1 shows a wafer 1, for example made of alumina, on which a resistance 2 is deposited by screen printing, for example based on nickel, sensitive to temperature and possibly protected by a layer of glass also deposited by screen printing.

Des fils électriques 3a, 3b sont directement soudés, par exemple à partir d'une soudure à l'aide d'un alliage étain/plomb su? les plots 4a, 4b de sortie de la résistance 2.Electric wires 3a, 3b are directly soldered, for example from a solder using a tin / lead alloy su? the pads 4a, 4b for output of the resistor 2.

La figure 2 est une vue en coupe longitudinale du capteur dans laquelle la plaquette 1, comportant la résistance sensible à la température à laquelle sont connectés les fils électriques 3, est enrobée, ainsi que partie des fils 3 d'un polymère 5 représenté en clair, comportant des décrochements 6 et 7 destinés à permettre l'accrochage du polymère 8 hachuré en traits pleins sur le dessin à la figure 2.FIG. 2 is a view in longitudinal section of the sensor in which the plate 1, comprising the temperature-sensitive resistor to which the electrical wires 3 are connected, is coated, as well as part of the wires 3 with a polymer 5 shown in plain text , comprising recesses 6 and 7 intended to allow the attachment of the polymer 8 hatched in solid lines in the drawing in FIG. 2.

Le surmoulage du polymere 5 sur l'ensemble plaquette/fils permet de rigidifier cet ensemble et de faciliter le surmoulage du polymère 8 constitué d'une pellicule plus fine et nécessitant un positionnement précis de la pièce dans le moule.The overmolding of the polymer 5 on the wafer / son assembly makes it possible to stiffen this assembly and to facilitate the overmolding of the polymer 8 consisting of a thinner film and requiring precise positioning of the part in the mold.

Le surmoulage en polymere 8 comporte une partie de faible épaisseur 9 de part et d'autre de la plaquette l a son extremite.The polymer overmolding 8 comprises a thin part 9 on either side of the wafer l at its end.

Cette plus faible épaisseur permet de meilleurs échanges thermiques entre la plaquette 1 et le fluide en contact avec l'extrémité 9 du capteur. La bonne conductivité thermique du matériau constituant la plaquette- 1 assure une circulation rapide des flux thermiques entre l'extrémité du capteur et son intérieur.This smaller thickness allows better heat exchanges between the wafer 1 and the fluid in contact with the end 9 of the sensor. The good thermal conductivity of the material constituting the wafer 1 ensures rapid circulation of the heat fluxes between the end of the sensor and its interior.

Deux languettes 10a, 10b en polymère 8 viennent renforcer la tenue mécanique de l'extrémité 9 du capteur rendue plus fragile par la faible épaisseur du polymère 8 à cet endroit.Two tabs 10a, 10b made of polymer 8 reinforce the mechanical strength of the end 9 of the sensor made more fragile by the thin thickness of the polymer 8 at this location.

La section du surmoulage en polymère 8, cruciforme à son extrémité et circulaire dans ses autres parties, change de diamètre en s'élargissant en deux endroits et comporte ainsi deux faces planes annulaires il et 12.The section of the polymer overmolding 8, cruciform at its end and circular in its other parts, changes diameter by widening in two places and thus comprises two annular planar faces 11 and 12.

L'ensemble de la pièce comportant la plaquette 1, les fils 3 et les surmoulages plastiques 5 et 8 est introduit dans une pièce métallique 14 dont l'intérieur a une symétrie de rotation autour de l'axe du capteur.The whole of the part comprising the plate 1, the wires 3 and the plastic overmoldings 5 and 8 is introduced into a metal part 14 the interior of which has rotational symmetry about the axis of the sensor.

Les variations de diamètre de la section perpendiculaire à l'axe du capteur de la pièce 14 correspondent aux variations de section du surmoulage 8
Un joint d'étanchété en élastomère en forme de tore, 13, est en contact entre la face 11 de la pièce plastique 8 et la face 17 de la pièce métallique 14.The variations in diameter of the section perpendicular to the axis of the sensor of the part 14 correspond to the variations in section of the overmolding 8
A toroid-shaped elastomer seal 13, is in contact between the face 11 of the plastic part 8 and the face 17 of the metal part 14.

La pièce métallique 14 comporte à l'une de ses extrémités une collerette de faible épaisseur 15 qui est rabattue sur la pièce plastique 8 de manière à assurer un sertissage de celle-ci dans la pièce 14.The metal part 14 has at one of its ends a thin collar 15 which is folded over the plastic part 8 so as to crimp the latter in the part 14.

Au cours de l'opération de sertissage, la pièce plastique 8 s'enfonce dans la pièce 14 jusqu'à ce que la face 12 vienne en contact avec la face correspondante 18 de la pièce 14.During the crimping operation, the plastic part 8 sinks into the part 14 until the face 12 comes into contact with the corresponding face 18 of the part 14.

La présence de cet arrêt permet le contrôle de l'écrasement du joint 13.The presence of this stop allows the crushing of the seal 13 to be controlled.

Au cours de l'opération de sertissage, la collerette 15, rabattue sur la pièce plastique 8, est marquée en profondeur en un ou plusieurs endroits 19 de manière à empêcher la rotation de la pièce plastique 8 dans la pièce 14, comme on le voit à la figure 3.During the crimping operation, the flange 15, folded over the plastic part 8, is marked in depth at one or more places 19 so as to prevent the rotation of the plastic part 8 in the part 14, as can be seen in Figure 3.

Un filetage 20 permet de visser la pièce 14 sur l'enceinte dans laquelle se fait la mesure, l'étanchéité étant obtenue par un joint conique métal/métal 16. A thread 20 enables the part 14 to be screwed onto the enclosure in which the measurement is made, the seal being obtained by a metal / metal conical seal 16.

Claims (4)

REVENDICATIONS 10) Capteur de température d'un fluide liquide ou gazeux, caractérisé en ce qu 'il comprend : une résistance (2) variable avec la température sous la forme d'une couche fine déposée sur une plaquette (1) ; une première enveloppe (5) en polymère moulée sur la partie de la plaquette où se raccordent (4a, 4b) les connexions (3a, 3b) vers l'ex- térieur et englobant une partie de celles-ci ; et une deuxième enveloppe (7, 8, 9) en polymère moulée sur la partie de la plaquette (1) où se trouve la résistance variable (2) et sur une partie de la première enveloppe (5). 10) Temperature sensor of a liquid or gaseous fluid, characterized in that it comprises: a resistance (2) variable with temperature in the form of a thin layer deposited on a wafer (1); a first polymer casing (5) molded on the part of the wafer where the connections (3a, 3b) are connected to the outside (4a, 3b) and includes a part of these; and a second envelope (7, 8, 9) of polymer molded on the part of the plate (1) where the variable resistance is (2) and on a part of the first envelope (5). 20) Capteur- de température suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une bague métallique (14) sertie à l'extérieur de la deuxième enveloppe (7, 8. 9) et un joint torique d'étanchéité (13) entre la deuxième enveloppe et la bague métallique.20) Temperature sensor according to claim 1, characterized in that it comprises a metal ring (14) crimped to the outside of the second envelope (7, 8. 9) and an O-ring seal (13) between the second envelope and the metal ring. 3 ) Capteur de température suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'extrémité (9) de la seconde enveloppe (7, 8) en po lymère englobant la résistance variable (2) et plongée dans le fluide présente une section perpendiculaire à l'axe du capteur en forme de croix, la hauteur de deux branches de celle-ci étant décroissante jusqu'à l'extrémité du capteur plongée dans le fluide. 3) Temperature sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the end (9) of the second envelope (7, 8) in po lymère encompassing the variable resistance (2) and immersed in the fluid has a perpendicular section to the axis of the cross-shaped sensor, the height of two branches of the latter decreasing to the end of the sensor immersed in the fluid. 40) Capteur de température suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la bague métallique (14) comporte à l'une de ses extrémités une collerette (15) de faible épaisseur qui est sertie sur la deuxième enveloppe (7, 8) après montage.40) Temperature sensor according to claim 2 or 3, characterized in that the metal ring (14) has at one of its ends a flange (15) of small thickness which is crimped on the second casing (7, 8) after mounting. 50) Capteur de température suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la bague métallique (14) est pourvue d'un filetage extérieur (20) permettant de visser le capteur au travers d'une paroi de l'enceinte dans laquelle se fait la mesure.50) Temperature sensor according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the metal ring (14) is provided with an external thread (20) for screwing the sensor through a wall of the enclosure in which the measurement is made. 6 ) Capteur de température suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'étanchéité entre ledit capteur en position de mesure et la paroi de l'enceinte dans laquelle se fait la mesure est obtenue par un joint conique métal/métal (16). 6) Temperature sensor according to claim 5, characterized in that the seal between said sensor in the measurement position and the wall of the enclosure in which the measurement is made is obtained by a metal / metal conical seal (16).
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