FR2868162A1

FR2868162A1 - Capteur de pression ayant un capteur de temperature integre

Info

Publication number: FR2868162A1
Application number: FR0502834A
Authority: FR
Inventors: Kyutaro Hayashi; Keiji Horiba
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2005-09-30
Anticipated expiration: 2025-03-22
Also published as: KR100605028B1; DE102005013818B4; CN1673703A; FR2868162B1; DE102005013818A1; JP2005274412A; US20050210990A1; KR20060044607A; CN100348960C; US7216546B2

Abstract

Un capteur de pression (100) comprend un boîtier (10), des bornes (11), un élément de détection de pression (20), un raccord (30) et un élément de détection de température (40). Les bornes (11) sont assemblées au boîtier (10) par surmoulage et peuvent être connectées à un dispositif externe. L'élément de détection de pression (20) est connecté électriquement aux bornes (11) et logé dans le boîtier (10). L'élément de détection de température (40) est connecté électriquement aux bornes (11) et est disposé dans un trou de réception de pression (31) du raccord (30). Une partie de chaque borne (11) traverse le trou de réception de pression (31) et est étendue jusqu'à l'élément de détection de température (40) auquel elle est connectée. La partie étendue (11a) est formée comme une partie de surmoulage du boîtier (10) et est maintenue avec un matériau formant le boîtier (10).

Description

CAPTEUR DE PRESSION AYANT UN CAPTEUR

DE TEMPERATURE INTEGRE

La présente invention concerne un capteur de pression ayant un capteur de température intégré.

Un capteur de pression ayant un capteur de température intégré est proposé dans le document JP-A-2003-75019 et est représenté sur la figure 4. Le capteur de pression 900 est utilisé dans un véhicule pour mesurer des pressions dans un collecteur d'admission et des températures d'air d'admission. Un moteur du véhicule est commandé sur la base de signaux indiquant les mesures.

Un boîtier de capteur 910 contient un circuit intégré moulé 921 incluant un élément de détection de pression 920 qui détecte des pressions. Le circuit intégré moulé 921 est connecté électriquement à des bornes 911 par l'intermédiaire d'un cadre conducteur de montage 922.

Les bornes 911 sont incorporées pour émettre des signaux de pression vers un circuit de traitement externe. Un raccord 930 est relié au boîtier 910 de façon qu'une chambre de détection de pression soit définie avec le boîtier 910 et le raccord 930. Le raccord 930 comporte deux trous de réception de pression 931 qui sont formés en divisant l'intérieur du raccord 930 avec une plaque de division 932.

L'un des trous de réception de pression 931 constitue un trou de communication de milieu 931a par lequel un milieu transmettant la pression est mis en communication avec l'élément de détection de pression 920. L'autre trou de réception de pression 931 constitue un trou de loge- ment d'élément de détection de température, 931b, dans lequel des fils de connexion 924 sont disposés. Les fils de connexion 924 sont connectés électriquement et mécaniquement aux bornes 911 par soudage. Un élément de détection de température 940 est monté sensiblement aux extré- 2868162 2 mités des fils de connexion 924.

Un élément d'absorption de chocs 925, en résine, est disposé dans le trou de logement d'élément de détection de température 931b au-tour des fils de connexion 924, pour réduire des vibrations de l'élément de détection de température 940 et des fils de connexion 924. Si l'élément d'absorption de chocs 925 n'est pas incorporé, l'élément de détection de température 940 est supporté seulement par les fils de connexion 924. Il en résulte que l'élément de détection de température 940 se balance avec pour point de support un point de connexion 923 entre les fils de con- nexion 924 et la borne 911, lorsque le capteur de pression 900 vibre.

Dans un tel cas, une contrainte est appliquée de façon répétée au point de connexion 923, et les fils de connexion 924 touchent une paroi intérieure du raccord 930. Il en résulte que les fils de connexion 924 sont endommagés. Les fils de connexion 924 sont supportés de façon fixe par l'élément d'absorption de chocs 925. Par conséquent, les mouvements de balancement de l'élément de détection de température 940 et des fils de connexion 924 sont réduits, et leur résistance peut être améliorée.

Les fils de connexion 924 sont recouverts par un tube ou un élément de revêtement pour la protection contre la corrosion ou la suie, de façon qu'ils ne soient pas nus dans un environnement de mesure. Le point de connexion est recouvert par un élément d'enrobage 926 pour la protection. Ainsi, le capteur de pression 900 exige le tube ou l'élément de revêtement pour protéger les fils de connexion 924, l'élément d'enrobage 926 pour protéger le point de connexion 923 et l'élément d'absorption de chocs 925 pour supporter les fils de connexion 924. Les fils de connexion 924 exigent une configuration complexe pour garantir la résistance aux vibrations pour l'élément de détection de température 940.

La présente invention a donc pour objectif de procurer un capteur de pression ayant un capteur de température intégré, dans lequel des vibrations d'un élément de détection de température sont atténuées avec une configuration simple. Un capteur de pression de la présente invention a un boîtier, des bornes, un élément de détection de pression, un raccord et un élément de détection de température.

Les bornes sont assemblées au boîtier par surmoulage et peu- vent être connectées à un dispositif externe. L'élément de détection de pression qui détecte des pressions est connecté électriquement aux bornes et est logé dans le boîtier. Le raccord ayant un trou de réception de pression à travers lequel un milieu transmettant la pression est mis en communication avec l'élément de détection de pression, est relié au boî- tier. L'élément de détection de température qui détecte des températures du milieu de transmission de pression est connecté électriquement aux bornes et est disposé dans le trou de réception de pression.

Le capteur de pression selon l'invention se caractérise en ce que les bornes ont des parties qui passent à travers le trou de réception de pression et sont étendues jusqu'à l'élément de détection de température, les parties étendues des bornes sont formées comme des parties de surmoulage du boîtier et sont maintenues avec un matériau formant le boîtier, et les parties étendues des bornes sont connectées électriquement à l'élément de détection de température. Cette partie étendue des bornes est appelée une partie d'extension. La partie d'extension est connectée électriquement à l'élément de détection de température. La partie d'extension est formée comme une partie de surmoulage du boîtier et elle est maintenue avec un matériau formant le boîtier. Avec cette configuration, les parties d'extension des bornes remplissent la fonction de fils de connexion. Par conséquent, des fils de connexion ne sont pas exigés et des points de connexion des fils de connexion sont éliminés.

Les parties d'extension sont maintenues avec le matériau formant le boîtier lequel est avantageusement constitué en résine. Par conséquent, elles sont protégées contre la corrosion ou la suie, et sont renforcées. La résistance des parties d'extension vis-à-vis des vibrations et de l'environnement est assurée. En outre, les parties d'extension sont aisément formées en même temps que le boîtier. Par conséquent, les éléments d'enrobage autour des bases des parties d'extension ou des éléments de support pour supporter les parties d'extension, tels qu'un élément d'absorption de chocs 925 représenté sur la figure 4, ne sont pas nécessaires. Avec cette configuration, des vibrations d'un élément de détection de température sont atténuées avec une configuration simple.

Avantageusement, le capteur comprend en outre une plaque de division dans le trou de réception de pression, et se caractérise alors en ce que la plaque de division est disposée le long d'un chemin dans lequel passe le milieu de transmission de pression, et de façon qu'au moins une partie du trou de réception de pression soit divisée par la plaque de division; et l'élément de détection de température est disposé dans un espace divisé par la plaque de division. Avantageusement en outre, l'élément de détection de température est disposé à des extrémités des parties étendues des bornes et est maintenu avec le matériau formant le boîtier. Les parties étendues ont les extrémités à nu, et l'élément de détection de température est disposé aux extrémités à nu. En outre, les extrémités à nu et l'élément de détection de température sont de préférence isolés thermiquement avec un élément d'herméticité.

Les buts, caractéristiques et avantages de la présente invention mentionnés ci-dessus, ainsi que d'autres, ressortiront davantage de la description détaillée suivante, se référant aux dessins annexés. Dans les dessins: La figure 1 est une coupe d'un capteur de pression conforme à un mode de réalisation de la présente invention; La figure 2 est une coupe transversale, selon la ligne II-II de la figure 1, d'un raccord dans le capteur de pression; La figure 3A est une coupe partielle du capteur de pression conforme à une modification du mode de réalisation des figures 1 et 2; La figure 3B est une coupe partielle du capteur de pression conforme à une modification du mode de réalisation des figures 1 et 2; et La figure 4 est une coupe d'un capteur de pression conforme à l'art antérieur.

On expliquera les modes de réalisation préférés de la présente invention en se référant aux dessins annexés. Dans les dessins, les mêmes références numériques sont utilisées pour les mêmes composants et dispositifs.

En se référant à la figure 1, on note qu'un capteur de pression 100 comprend un boîtier de capteur 10, des bornes Il, un élément de détection de pression 20, un raccord 30 et un élément de détection de température 40. Les bornes 11 peuvent être connectées à un dispositif ex- terne et elles sont assemblées au boîtier 10 par surmoulage. L'élément de détection de pression 20 détecte des pressions. Il est connecté électri- quement aux bornes 11, et il est fixé au boîtier 10 et logé dans celui-ci.

2868162 5 Le raccord 30 comporte un trou de réception de pression 31 à travers le-quel un milieu de transmission de pression est mis en communication avec l'élément de détection de pression 20. L'élément de détection de température 40 détecte des températures du milieu de transmission de pression. Il est disposé dans le trou de réception de pression 31 et est connecté électriquement aux bornes 11.

Le boîtier 10 est constitué d'une résine, telle que le poly(sulfure de phénylène) (PPS), le poly(téréphtalate de butylène) (PBT), et l'époxyde. Le boîtier 10 comporte une cavité 12 dans laquelle est logé l'élément de détection de pression 20. Les bornes 11 sont constituées d'un matériau conducteur, tel que du cuivre et un alliage 42. Une extrémité de la première borne 11 est mise à nu dans la cavité 12. La partie à nu de la borne 11 est dorée de façon à remplir la fonction d'une plage de connexion. L'autre extrémité de la première borne 11 et une extrémité de la seconde borne 11 sont à nu dans une ouverture 13 du boîtier 10. Les extrémités peuvent être connectées à des dispositifs externes incluant des connecteurs (non représentés). Une partie du boîtier autour de l'ouverture 13 et les extrémités des bornes 11 remplissent la fonction d'un connecteur du capteur de pression 100.

L'élément de détection de pression 20 détecte des pressions et émet des signaux électriques correspondant aux niveaux de pression. Il est constitué d'une puce de capteur à semiconducteur et d'une base en verre qui supporte la puce de capteur. La puce de capteur est une puce connue utilisant un effet de piézorésistance, une membrane et un circuit en pont, bien qu'elle ne soit pas limitée à une telle structure. La membrane se déforme lorsqu'une pression est appliquée à sa surface supérieure. Le circuit en pont est constitué de résistances diffusées.

L'élément de détection de pression 20 est fixé au fond de la cavité 12 avec un adhésif, tel qu'un caoutchouc aux silicones (non représen- té). Des bornes d'entrée et de sortie (non représentées) de l'élément de détection de pression 20 sont connectées électriquement aux plages de connexion des bornes 11 par l'intermédiaire de fils de connexion 14 constitués en or ou en aluminium. L'élément de détection de pression 20 est connecté électriquement aux bornes 11 et est logé dans le boîtier 10.

La cavité 12 est remplie avec un élément d'herméticité ou d'étanchéité 15 qui a des propriétés d'isolation électrique et de résistance aux agents chimiques, comme un gel fluoré et du caoutchouc fluoré. L'élément d'herméticité 15 obture des espaces entre les bornes 11 et le boîtier 10, et protège l'élément de détection de pression 20 et les fils de connexion 14. L'élément de détection de pression 20, les bornes 11, les fils de connexion 14, des points de connexion entre le capteur de pression 20 et les fils de connexion 14, et des points de connexion entre les bornes 11 et les fils de connexion 14 sont recouverts par l'élément d'herméticité 15, protégés contre des agents chimiques, isolés électriquement et protégés contre la corrosion.

L'élément d'herméticité 15 a une structure à deux couches. La couche inférieure est constituée d'un matériau à module d'élasticité élevé ayant une résistance aux agents chimiques pour réduire des bulles provenant des espaces entre les bornes 11 et le boîtier 10. On peut utiliser du caoutchouc à base de fluor pour la couche inférieure de l'élément d'herméticité 15. La couche supérieure est constituée d'un matériau à faible module d'élasticité ayant une résistance aux agents chimiques pour appliquer moins de contraintes à l'élément de détection de pression 20 et aux fils de connexion 14. On peut utiliser un gel à base de fluor ou un gel de fluorosilicone pour la couche supérieure de l'élément d'herméticité 15.

Le raccord 30 est relié au boîtier 10 de façon à couvrir la cavité 12. Une chambre de détection de pression 16 est définie par le boîtier 10 et le raccord 30. Le raccord 30 est constitué d'une résine ayant une bonne résistance thermique, comme le PBT et le PPS. Le raccord 30 est fixé au boîtier 10 avec un adhésif 17 ayant une résistance aux agents chimiques et une élasticité élevées. On peut utiliser une résine époxy dure pour l'adhésif 17. Le raccord 30 fait saillie à partir du boîtier 10 et il comporte un trou de réception de pression 31 qui s'étend à partir de son extrémité jusqu'à la chambre de détection de pression 16.

Le trou de réception de pression 31 est divisé en deux parties par une plaque de division 32. La plaque de division 32 est disposée le long d'un chemin dans lequel passe le milieu de transmission de pression, qui est indiqué par une flèche blanche sur la figure 1. L'une des parties du trou de réception de pression 31 est utilisée comme un trou de corn- munication de milieu 31a à travers lequel le milieu de transmission de pression communique avec une surface de réception de pression de l'élément de détection de pression 20, pour mesurer des pressions. L'autre partie est utilisée comme un trou de logement d'élément de détection de température, 31b, dans lequel l'élément de détection de température 40 est disposé.

Un joint torique 33 est disposé autour du raccord 30. Le capteur de pression 100 peut être monté hermétiquement sur une partie de mon-tage de capteur d'un objet (non représenté). Le trou de communication de milieu 31a et le trou de logement d'élément de détection de température 31b communiquent avec la chambre de détection de pression 16 à l'intérieur du raccord 30. La plaque de division 32 est formée en une seule pièce avec le raccord 30 au moment où le raccord 30 est formé.

Une partie de chaque borne 11 traverse le trou de réception de pression 31 et est étendue jusqu'à l'élément de détection de température 40. La partie étendue de la borne 11 est appelée une partie d'extension 11a. L'élément de détection de température 40 est connecté électrique- ment à une extrémité de la partie d'extension 11 a de chaque borne 11.

La partie d'extension 11 a est formée en courbant une partie de la borne 11 et on lui donne une finition telle qu'elle puisse passer à tra- vers le trou de réception de pression 31. Les bornes 11 sont disposées de façon que les parties d'extension 1 la traversent le trou de logement d'élément de détection de température 31b. Les parties d'extension 11 a sont assemblées au boîtier par surmoulage, c'est-à-dire qu'elles sont formées comme des parties de surmoulage du boîtier 10, et sont maintenues avec le matériau formant le boîtier 10.

L'élément de détection de température 40 est un élément à thermistance classique. Il est connecté électriquement aux parties d'ex-tension 11 a avec de la brasure. Les parties d'extension 11 a sont assemblées au boîtier 10 par surmoulage et sont maintenues avec le matériau formant le boîtier 10. L'élément de détection de température 40 est protégé par le matériau formant le boîtier 10. Le boîtier 10 est préparé en connectant l'élément de détection de température 40 aux extrémités des parties d'extension 11 a et en les moulant avec les bornes 11.

On va décrire un procédé pour fabriquer le capteur de pression 100. On prépare le boîtier 10 en connectant l'élément de détection de température 40 aux extrémités des parties d'extension 11 a et en les moulant avec les bornes 11. L'élément de détection de pression 20 est fixé au boîtier 10 dans la cavité 12 avec un adhésif. Les fils de connexion 14 sont connectés entre les bornes 11 et l'élément de détection de pression 20 pour connecter l'élément de détection de pression 20 aux bornes 11 par l'intermédiaire des fils de connexion 14. L'élément d'herméticité 15 est injecté dans la cavité 12 de façon que la cavité 12 soit remplie avec l'élément d'herméticité 15, et il est durci par voie thermique par un processus de thermodurcissement.

Le raccord 30 est fixé au boîtier 10 avec l'adhésif 17 pour accoupler le raccord 30 au boîtier 10 de façon que les parties d'extension 11 a soient insérées dans le trou de logement d'élément de détection de température 31b. Le capteur de pression 100 est ainsi achevé.

Le capteur de pression 100 peut être utilisé comme un capteur de pression d'air d'admission pour un collecteur d'admission d'un véhicule. Dans ce cas, le capteur de pression 100 est installé dans le véhicule de façon que le trou de réception de pression 31 communique avec le col-lecteur d'admission, pour détecter des pressions d'air d'admission (pressions négatives) avec l'élément de détection de pression 20.

Un milieu de transmission de pression est mis en communication avec la surface de réception de pression de l'élément de détection de pression 20 à travers le trou de communication de milieu 31a, lorsqu'une pression est appliquée vers l'intérieur du capteur de pression 100, comme indiqué par la flèche blanche. L'élément de détection de pression 20 dé- tecte la pression et émet un signal électrique correspondant au niveau de la pression. Le signal électrique est émis vers le dispositif externe par l'intermédiaire du fil de connexion 14 et de la borne 11. Une température du milieu de transmission de pression est détectée par l'élément de détection de température 40 disposé près d'un chemin du milieu de transmission de pression. Un signal indiquant la température détectée est émis vers un dispositif externe par l'intermédiaire de la partie d'extension 11a.

Dans le capteur de pression 100, des parties des bornes 11 traversent le trou de réception de pression 31 et sont connectées électriquement à l'élément de détection de température 40. Les parties d'exten- sion 11a remplissent la fonction de fils de connexion. Par conséquent, le capteur de pression 100 n'exige pas des fils de connexion. En outre, le capteur de pression 100 n'exige pas un élément d'enrobage pour protéger un point de connexion d'un fil de connexion utilisé dans l'art antérieur représenté sur la figure 4.

Les parties d'extension 11 a sont maintenues avec le matériau formant le boîtier 10 et sont donc protégées contre la corrosion ou la suie. En outre, elles sont renforcées avec le matériau et par conséquent leur résistance à la vibration ou à un environnement sévère est assurée. Les parties d'extension 1la sont formées aisément au moment de la for- mation du boîtier 10. Par conséquent, les éléments d'enrobage autour des bases des parties d'extension 11a, ou les éléments de support pour supporter les parties d'extension 11a, comme un élément d'absorption de chocs 925, ne sont pas nécessaires. Des vibrations de l'élément de détection de température 40 sont correctement atténuées avec une configura- tion simple dans le capteur de pression 100.

Il est possible de simplifier un processus de fabrication du capteur de pression 100, du fait que la configuration du capteur de pression 100 est simplifiée. Ainsi, le capteur de pression 100 peut être fourni à un faible coût. En outre, l'élément de détection de température 40 est dispo- sé dans un petit espace divisé par la plaque de division 32, à l'intérieur du trou de réception de pression 31. Par conséquent, l'élément de détection de température 40 est moins susceptible d'être fortement déplacé à cause de vibrations et l'amplitude de déplacement est faible même lors-que le déplacement se produit.

La présente invention ne doit pas être limitée au mode de réalisation envisagé précédemment et représenté sur les figures, mais peut être mise en oeuvre de diverses manières, sans sortir de l'esprit de l'invention. Par exemple, une section de la partie d'extension 11a laquelle l'élément de détection de température est disposé peut être isolée hermé- tiquement avec un élément d'herméticité 10a après que le boîtier 10 a été formé, comme représenté sur la figure 3A. L'élément d'herméticité 10a peut être constitué du même matériau que le boîtier 10 ou d'un matériau différent, incluant une résine époxy. La section de la partie d'extension 11a peut être à nu au lieu d'être enfermée hermétiquement. Le boîtier 10 peut être constitué de matériaux autres que des résines, à condition que 2868162 10 les bornes 11 puissent être assemblées au boîtier 10 par surmoulage.

Le trou de réception de pression 31 peut être formé sans la plaque de division 32, à condition qu'une région de chaque borne 11 comporte la partie d'extension 11a qui est enfermée hermétiquement par le matériau formant le boîtier 10, et que l'élément de détection de température 40 soit connecté à l'extrémité de la partie d'extension 11a. Avec cette configuration, les fils de connexion et les éléments qui protègent les fils de connexion sont éliminés, tandis que la résistance aux vibrations des parties d'extension 11a est correctement assurée avec une configuration simple.

Claims

REVENDICATIONS

1. Capteur de pression (100) ayant un capteur de température intégré, comprenant: un boîtier (10); des bornes (11) assemblées au boîtier (10) par surmoulage et pouvant être connectées à un dispositif ex- terne; un élément de détection de pression (20) pour détecter une pression, l'élément de détection de pression (20) étant connecté électrique-ment aux bornes (11) et logé dans le boîtier (10); un raccord (30) ayant un trou de réception de pression (31) à travers lequel un milieu de transmission de pression est mis en communication avec l'élément de détection de pression (20), et relié au boîtier (10); et un élément de détection de température (40) pour détecter une température du milieu de transmission de pression, l'élément de détection de température (40) étant connecté électriquement aux bornes (11) et disposé dans le trou de réception de pression (31), caractérisé en ce que les bornes (Il) ont des parties (11a) qui passent à travers le trou de réception de pression (31) et sont étendues jusqu'à l'élément de détection de température (40); les parties étendues (11a) des bornes (11) sont formées comme des parties de surmoulage du boîtier (10) et sont maintenues avec un matériau formant le boîtier (10), et les parties étendues (11a) des bornes (11) sont connectées électriquement à l'élément de détection de température (40).

2. Capteur de pression (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (10) est constitué en résine.

3. Capteur de pression selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre une plaque de division (32) dans le trou de réception de pression (31), caractérisé en ce que: la plaque de division (32) est dis-posée le long d'un chemin dans lequel passe le milieu de transmission de pression, et de façon qu'au moins une partie du trou de réception de pression (32) soit divisée par la plaque de division (32); et l'élément de détection de température (40) est disposé dans un espace divisé par la plaque de division (32).

4. Capteur de pression (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de détection de température (40) est disposé à des extrémités des parties étendues (11a) des bornes (11) et est maintenu avec le matériau formant le boîtier (10).

5. Capteur de pression (100) selon la revendication 1, caractéri- 2868162 12 sé en ce que les parties étendues (11a) ont des extrémités à nu; et l'élément de détection de température (40) est disposé aux extrémités à nu.

6. Capteur de pression (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties étendues (11a) ont des extrémités à nu; l'élément de détection de température (40) est disposé aux extrémités à nu; et les extrémités à nu et l'élément de détection de température (40) sont isolés hermétiquement avec un élément d'herméticité (10a).