FR2902188A1 - TEMPERATURE SENSOR WITH SIMPLIFIED STRUCTURE, EXCELLENT VIBRATION RESISTANCE AND QUICK RESPONSE CAPACITY - Google Patents
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Abstract
Capteur de température comprenant un élément de détection (101) de température servant à détecter une température, une paire de fils électrodes (102) connectés à l'élément de détection de température, un isolateur (103) servant à isoler et à retenir dans celui-ci les fils électrodes, et un capuchon métallique (107) enfermant tous ensemble l'élément de détection de température, les fils électrodes et l'isolateur. L'isolateur possède une partie effilée (108) qui est effilée dans le sens de la longueur de l'isolateur en direction de l'extrémité fermée (107a) du capuchon métallique. Le capuchon métallique possède aussi une partie effilée (109) qui est effilée dans le sens de la longueur du capuchon métallique en direction de l'extrémité fermée. Le capteur de température comprend en outre un moyen (121, 123) pour maintenir un contact étroit entre la surface extérieure de la partie effilée de l'isolateur et la surface intérieure de la partie effilée du capuchon métallique.A temperature sensor comprising a temperature sensing element (101) for sensing a temperature, a pair of electrode wires (102) connected to the temperature sensing element, an isolator (103) for isolating and holding in the temperature sensing element the electrode wires, and a metal cap (107) enclosing all together the temperature sensing element, the electrode wires and the insulator. The insulator has a tapered portion (108) which is tapered in the length direction of the insulator toward the closed end (107a) of the metal cap. The metal cap also has a tapered portion (109) which is tapered in the direction of the length of the metal cap towards the closed end. The temperature sensor further comprises means (121, 123) for maintaining a close contact between the outer surface of the tapered portion of the insulator and the inner surface of the tapered portion of the metal cap.
Description
CAPTEUR DE TEMPERATURE A STRUCTURE SIMPLIFIEE, EXCELLENTE RESISTANCE AUXTEMPERATURE SENSOR WITH SIMPLIFIED STRUCTURE, EXCELLENT RESISTANCE TO
VIBRATIONS ET CAPACITE DE REPONSE RAPIDE VIBRATIONS AND RAPID RESPONSE CAPACITY
La présente invention concerne d'une façon générale les capteurs de température ou capteurs thermiques. Plus particulièrement, l'invention est relative à un capteur de température perfectionné à structure simplifiée, excellente résistance aux vibrations et capacité de réponse rapide. The present invention relates generally to temperature sensors or thermal sensors. More particularly, the invention relates to an improved temperature sensor with simplified structure, excellent vibration resistance and rapid response capability.
La Fig. 7A représente un capteur 1B de température selon la technique 10 antérieure conçu pour détecter, par exemple, la température de gaz d'échappement d'un véhicule à moteur diesel. Comme représenté sur la Fig. 7A, le capteur 1B de température comporte une partie détectrice 10B pour détecter la température et produire un signal de température représentant la température détectée, une partie protectrice 12 de fils 15 servant à protéger des fils 121 de transmission de signaux qui transmettent le signal de température depuis la partie détectrice 10B à un dispositif ou circuit extérieur, et un boîtier métallique 13 destiné à contenir la partie protectrice 12 de fils et à immobiliser le capteur 1B de température dans une position d'installation donnée. Considérant en outre la Fig. 7B, la partie détectrice 10B comporte un 20 élément de détection 101 de température, une paire de fils électrodes 102, un isolateur 103, un joint d'étanchéité 105 et un capuchon métallique 107B. L'élément de détection 101 de température sert à détecter la température et à produire le signal de température. Les fils électrodes 102 sont connectés à l'élément de détection 101 de température pour délivrer le signal de température. L'isolateur 103B possède une 25 paire de trous traversants 104 dans lesquels les fils électrodes 102 sont respectivement fixés et sont donc isolés l'un de l'autre. Le joint d'étanchéité 105 est formé de manière à envelopper entièrement l'élément de détection 101 de température, en fixant de ce fait l'élément de détection 101 de température à l'isolateur 103B. Sous le capuchon métallique 107B sont entièrement enfermés 30 l'élément de détection 101 de température, les fils électrodes 102 et l'isolateur 103B. La partie protectrice 12 de fils comprend un isolateur 122 et un tube métallique 123. L'isolateur 122 contient et isole l'un de l'autre les fils 121 de transmission de signaux. Dans le tube métallique 123 est fixé l'isolateur 122, ce qui permet de fixer et de protéger les fils 121 de transmission de signaux. Le tube 35 métallique 123 est partiellement inséré dans le capuchon métallique 107B et est soudé au capuchon métallique 107B par une soudure 111 sur le pourtour de celui-ci. Chacun des fils 121 de transmission de signaux possède une portion d'extrémité 121a qui dépasse de l'isolateur 122 et est soudée par une soudure 106 à l'un, correspondant, des fils électrodes 102. Fig. 7A shows a prior art temperature sensor 1B designed to detect, for example, the exhaust gas temperature of a diesel engine vehicle. As shown in FIG. 7A, the temperature sensor 1B has a detector portion 10B for detecting the temperature and producing a temperature signal representing the detected temperature, a protective portion 12 of wires 15 for protecting signal transmission wires 121 which transmit the temperature signal. from the detector portion 10B to an external device or circuit, and a metal case 13 for containing the protective portion 12 of wires and to immobilize the temperature sensor 1B in a given installation position. Considering further FIG. 7B, the detector portion 10B includes a temperature sensing element 101, a pair of electrode wires 102, an insulator 103, a seal 105 and a metal cap 107B. The temperature sensing element 101 serves to sense the temperature and produce the temperature signal. The electrode wires 102 are connected to the temperature sensing element 101 to output the temperature signal. The insulator 103B has a pair of through-holes 104 in which the electrode wires 102 are respectively fixed and are therefore isolated from each other. The seal 105 is formed to fully enclose the temperature sensing element 101, thereby securing the temperature sensing element 101 to the isolator 103B. Under the metal cap 107B are fully enclosed the temperature sensing element 101, the electrode wires 102 and the insulator 103B. The protective portion 12 of wires comprises an insulator 122 and a metal tube 123. The isolator 122 contains and isolates from each other the signal transmission wires 121. In the metal tube 123 is fixed the insulator 122, which allows to fix and protect the son 121 signal transmission. The metal tube 123 is partially inserted into the metal cap 107B and is welded to the metal cap 107B by a weld 111 around the periphery thereof. Each of the signal transmission wires 121 has an end portion 121a protruding from the insulator 122 and is welded by a solder 106 to a corresponding one of the electrode wires 102.
Le boîtier métallique 13 comporte, comme représenté sur la Fig. 7A, une partie de support 131 destinée à supporter le tube métallique 123, une partie filetée 132 pour fixer le capteur 1B de température dans la position d'installation, et une tête hexagonale 133 pour faire tourner le capteur 1B de température, avec une clé de vissage. The metal housing 13 comprises, as shown in FIG. 7A, a support portion 131 for supporting the metal tube 123, a threaded portion 132 for fixing the temperature sensor 1B in the installation position, and a hexagonal head 133 for rotating the temperature sensor 1B, with a key. screwing.
De plus, dans le capteur 1B de température est également disposée une matière de remplissage 112 qui remplit tout vide présent dans le capuchon métallique 107B, immobilisant de ce fait l'élément de détection 101 de température, l'isolateur 103B et les fils 102 et 121 dans le capuchon métallique 107B. Par conséquent, grâce à la matière de remplissage 112, il est possible de supprimer les vibrations des pièces 101, 102, 103B et 121, qui sont induites par des vibrations du véhicule, ce qui empêche la rupture des fils électrodes 102 sous l'effet des vibrations. D'autre part, le brevet des E.U.A. n 6 639 505 décrit un capteur de température dans lequel le diamètre de la partie de l'enceinte métallique (c'est-à-dire le capuchon métallique) où est logée la thermistance (c'est-à-dire l'élément de détection de température) est conçu de façon à être plus petit que ceux de n'importe quelles autres parties de l'enveloppe métallique, de manière à améliorer la capacité de réponse du capteur de température. Cependant, dans un tel capteur de température, comme le jeu entre l'élément 25 isolant (c'est-à-dire l'isolateur) et la partie de l'enveloppe métallique qui reçoit la thermistance est de ce fait petit, il est très difficile de disposer entre eux une matière de remplissage dans le but de supprimer des vibrations. En outre, il est impossible de rendre le jeu absolument nul. De ce fait, sans l'utilisation d'une matière de remplissage, il est très difficile de fixer solidement 30 l'isolateur et, de ce fait, la thermistance et les fils électrodes, dans l'enceinte métallique. Par conséquent, lorsqu'il se trouve que la fréquence de vibration du véhicule coïncide avec la fréquence de résonance du capteur de température, les vibrations du capteur de température sont amplifiées, au point que, dans certains cas, les fils 35 électrodes risquent finalement de se casser. In addition, in the temperature sensor 1B there is also disposed a filling material 112 which fills any voids present in the metal cap 107B, thereby immobilizing the temperature sensing element 101, the insulator 103B and the wires 102 and 121 in the metal cap 107B. Therefore, thanks to the filling material 112, it is possible to eliminate the vibrations of the parts 101, 102, 103B and 121, which are induced by vibrations of the vehicle, which prevents the rupture of the electrode wires 102 under the effect vibrations. On the other hand, the U.S. Patent. No. 6,639,505 discloses a temperature sensor in which the diameter of the portion of the metal enclosure (i.e., the metal cap) where the thermistor (i.e. temperature sensing) is designed to be smaller than those of any other part of the metal shell, so as to improve the response capability of the temperature sensor. However, in such a temperature sensor, as the clearance between the insulating member (i.e., the insulator) and the portion of the metal casing which receives the thermistor is therefore small, it is very difficult to arrange between them a filling material in order to remove vibrations. In addition, it is impossible to make the game absolutely zero. Therefore, without the use of a filler, it is very difficult to securely fix the insulator and thereby the thermistor and the electrode wires in the metal enclosure. Therefore, when it happens that the vibration frequency of the vehicle coincides with the resonant frequency of the temperature sensor, the vibrations of the temperature sensor are amplified, to the extent that, in some cases, the electrode wires eventually run the risk of break.
La présente invention a été réalisée compte tenu des problèmes évoqués ci-dessus. Par conséquent, la présente invention vise principalement à réaliser un 5 capteur de température qui ne nécessite pas de matière de remplissage entre l'isolateur et le capuchon métallique, qui ait une excellente résistance aux vibrations et qui ait une capacité de réponse rapide. Selon la présente invention, il est proposé un capteur (1, 1A) qui comprend un isolateur (103), une paire de fils électrodes (102), un élément de détection (101) 10 de température et un capuchon métallique (107). L'isolateur (103) a une longueur avec une première extrémité (103a) et une seconde extrémité (103b) opposées l'une à l'autre dans le sens de la longueur de l'isolateur (103). Les fils électrodes (102) sont retenus dans l'isolateur (103) tout en étant isolés. Chacun des fils électrodes (102) a une portion d'extrémité (102a) qui 15 dépasse de la première extrémité (103a) de l'isolateur (103). L'élément de détection (101) de température sert à détecter une température. L'élément de détection (101) de température est connecté aux portions d'extrémités (102a) des fils électrodes (102) afin de délivrer par l'intermédiaire des fils électrodes (102), un signal de température représentant la température détectée. Le capuchon métallique (107) a une longueur 20 avec une extrémité fermée (107a) et une extrémité ouverte (107b) opposées l'une à l'autre dans le sens de la longueur du capuchon métallique (107). L'isolateur (103) est inséré dans le capuchon métallique (107), depuis la première extrémité (103a) de l'isolateur (103), de façon que l'élément de détection (101) de température et les portions d'extrémités (102a) des fils électrodes (102) sont complètement enfermés 25 dans le capuchon métallique (107). Le capteur (1, 1A) de température selon la présente invention est caractérisé en ce que : l'isolateur (103) a une partie de section transversale décroissante, de préférence conique (108), qui est effilée dans le sens de la longueur de l'isolateur (103) vers la première extrémité (103a) ; le capuchon métallique (107) a lui aussi une 30 partie de section transversale décroissante, de préférence conique (109), qui est effilée dans le sens de la longueur du capuchon métallique (107) vers l'extrémité fermée (107a) ; et le capteur (1, 1A) de température comporte en outre un moyen (121, 123) servant à maintenir un contact étroit entre la surface extérieure de ladite partie effilée (108) de l'isolateur (103) et la surface intérieure de ladite partie effilée 35 (109) de l'enveloppe métallique (107). The present invention has been made taking into account the problems mentioned above. Therefore, the main object of the present invention is to provide a temperature sensor which does not require filler material between the insulator and the metal cap, which has excellent vibration resistance and has a fast response capability. According to the present invention there is provided a sensor (1, 1A) which comprises an insulator (103), a pair of electrode wires (102), a temperature sensing element (101) and a metal cap (107). The insulator (103) has a length with a first end (103a) and a second end (103b) opposite to each other in the length direction of the insulator (103). The electrode wires (102) are retained in the insulator (103) while being insulated. Each of the electrode wires (102) has an end portion (102a) protruding from the first end (103a) of the insulator (103). The temperature sensing element (101) serves to detect a temperature. The temperature sensing element (101) is connected to the end portions (102a) of the electrode wires (102) to provide, via the electrode leads (102), a temperature signal representing the sensed temperature. The metal cap (107) has a length with a closed end (107a) and an open end (107b) opposite to each other in the lengthwise direction of the metal cap (107). The insulator (103) is inserted into the metal cap (107) from the first end (103a) of the insulator (103) so that the temperature sensing element (101) and the end portions (102a) electrode leads (102) are completely enclosed in the metal cap (107). The temperature sensor (1, 1A) according to the present invention is characterized in that: the insulator (103) has a decreasing cross-sectional portion, preferably a conical portion (108), which is tapered in the direction of the length of the the isolator (103) toward the first end (103a); the metal cap (107) also has a decreasing, preferably conical, cross-sectional portion (109) which tapers in the lengthwise direction from the metal cap (107) to the closed end (107a); and the temperature sensor (1, 1A) further comprises means (121, 123) for maintaining a close contact between the outer surface of said tapered portion (108) of the insulator (103) and the inner surface of said tapered portion (109) of the metal shell (107).
Puisqu'il n'y a pas de matière de remplissage entre l'isolateur (103) et le capuchon métallique (107), la structure du capteur (1, 1A) de température est simplifiée en comparaison de celle du capteur (1B) de température selon la technique antérieure décrit plus haut. Since there is no filler material between the insulator (103) and the metal cap (107), the structure of the temperature sensor (1, 1A) is simplified compared to that of the sensor (1B) of temperature according to the prior art described above.
Par ailleurs, grâce au moyen (121, 123) servant à maintenir un contact étroit entre la surface extérieure de la partie effilée (108) de l'isolateur (103) et la surface intérieure de la partie effilée (109) du capuchon métallique (107), lorsque des vibrations sont transmises au capteur (1, 1A) de température, il est possible de supprimer efficacement tout mouvement relatif entre l'isolateur (103) et le capuchon métallique (107). Par conséquent, l'ensemble du capteur (1, 1A) de température vibre, ce qui empêche donc les fils électrodes (102) de se casser sous l'effet d'une concentration de contraintes sur ceux-ci. En outre, du fait de la présence de la partie effilée (109) dans le capuchon métallique (107), le diamètre d'une partie du capuchon métallique (107) qui reçoit l'élément de détection de température est réduit. Par conséquent, une distance radiale entre l'élément de détection (101) de température et le capuchon métallique (107) est de ce fait réduite, ce qui assure une capacité de réponse rapide du capteur (1, 1A) de température. Selon une autre forme de réalisation de la présente invention, un angle de convergence, de préférence de conicité (9), de la partie effilée (108) de l'isolateur (103), qui se définit comme un angle formé par une droite hypothétique tangente à la surface extérieure de la partie effilée (108) avec la direction de la longueur de l'isolateur (103), est de préférence de 10 à 80 . En outre, la différence entre l'angle de convergence, de préférence de conicité (0), de la partie effilée (108) de l'isolateur (103) et un angle de convergence, de préférence de conicité (B') de la partie effilée (109) du capuchon métallique (107), qui se définit comme un angle formé par une droite hypothétique tangente à la surface intérieure de la partie effilée (109) avec la direction de la longueur du capuchon métallique (107), est de préférence de -10 à 10 . On the other hand, by means (121, 123) for maintaining a close contact between the outer surface of the tapered portion (108) of the insulator (103) and the inner surface of the tapered portion (109) of the metal cap ( 107), when vibrations are transmitted to the temperature sensor (1, 1A), it is possible to effectively suppress any relative movement between the insulator (103) and the metal cap (107). As a result, the entire temperature sensor (1, 1A) vibrates, thereby preventing the electrode wires (102) from breaking under the effect of a concentration of stresses thereon. In addition, because of the presence of the tapered portion (109) in the metal cap (107), the diameter of a portion of the metal cap (107) that receives the temperature sensing element is reduced. As a result, a radial distance between the temperature sensing element (101) and the metal cap (107) is thereby reduced, thereby providing a fast response capability of the temperature sensor (1, 1A). According to another embodiment of the present invention, an angle of convergence, preferably taper (9), of the tapered portion (108) of the insulator (103), which is defined as an angle formed by a hypothetical line tangent to the outer surface of the tapered portion (108) with the direction of the length of the insulator (103) is preferably from 10 to 80. In addition, the difference between the angle of convergence, preferably taper (0), of the tapered portion (108) of the insulator (103) and a convergence angle, preferably taper (B ') of the tapered portion (109) of the metal cap (107), which is defined as an angle formed by a hypothetical line tangent to the inner surface of the tapered portion (109) with the direction of the length of the metal cap (107), is preferably from -10 to 10.
Le capteur (1, 1A) de température comprend en outre de préférence un joint d'étanchéité (105) qui enferme complètement et fixe à la première extrémité (103a) de l'isolateur (103) à la fois l'élément de détection (101) de température et les portions d'extrémités (102a) des fils électrodes (102). Grâce au joint d'étanchéité (105), tout mouvement relatif entre l'isolateur 35 (103) et l'élément de détection (101) de température et les portions d'extrémités (102a) des fils électrodes (102) est complètement empêché, ce qui améliore donc la résistance du capteur (1, 1A) de température aux vibrations. Le capteur (1, 1A) de température peut comprendre en outre : un tube métallique (123) qui est partiellement inséré dans et fixé au capuchon métallique (107), une extrémité (123a) de celui-ci étant en regard de la seconde extrémité (103b) de l'isolateur (103) dans le capuchon métallique (107) ; une paire de fils (121) de transmission de signaux dont chacun est partiellement contenu dans le tube métallique (123), une portion d'extrémité (121a) de ceux-ci dépassant de l'extrémité (123a) du tube métallique (123), les portions d'extrémités (121a) des fils (121) de transmission de signaux étant respectivement connectées aux fils électrodes (102) afin de transmettre à l'extérieur le signal de température depuis les fils électrodes (102) ; et un second isolateur (122) disposé dans le tube métallique (123) pour isoler l'un de l'autre les fils (121) de transmission de signaux. En outre, il est préférable que : l'isolateur (103) ait une paire de trous traversants (104a) s'étendant chacun dans le sens de la longueur de l'isolateur (103) ; que chacun des fils électrodes (102) s'étende à travers l'un, correspondant, des trous traversants (104a) de l'isolateur (103) ; que l'isolateur (103) ait en outre une paire de trous (104b) dont chacun débouche à la deuxième extrémité (103b) de l'isolateur (103), ait une face inférieure et communique avec l'un, correspondant, des trous traversants (104a) de l'isolateur (103) ; et que chacune des portions d'extrémités (121a) des fils (121) de transmission de signaux soit insérée dans l'un, correspondant, des trous (104b) de l'isolateur (103) pour créer un contact à la fois avec la face inférieure du trou correspondant (104b) et avec l'un, correspondant, des fils électrodes (102). The temperature sensor (1, 1A) further preferably comprises a seal (105) which completely encloses and fixes at the first end (103a) of the insulator (103) both the sensing element ( 101) and the end portions (102a) of the electrode wires (102). Due to the seal (105), any relative movement between the insulator (103) and the temperature sensing element (101) and the end portions (102a) of the electrode wires (102) is completely prevented. thus improving the resistance of the temperature sensor (1, 1A) to vibrations. The temperature sensor (1, 1A) may further include: a metal tube (123) that is partially inserted into and attached to the metal cap (107), one end (123a) thereof facing the second end (103b) of the insulator (103) in the metal cap (107); a pair of signal transmission wires (121) each of which is partially contained in the metal tube (123), an end portion (121a) thereof protruding from the end (123a) of the metal tube (123) the end portions (121a) of the signal transmission wires (121) being respectively connected to the electrode wires (102) for externally transmitting the temperature signal from the electrode wires (102); and a second insulator (122) disposed in the metal tube (123) for isolating the signal transmission wires (121) from each other. In addition, it is preferable that: the insulator (103) has a pair of through holes (104a) each extending lengthwise of the insulator (103); each of the electrode wires (102) extends through a corresponding one of through holes (104a) of the insulator (103); that the isolator (103) further has a pair of holes (104b) each of which opens at the second end (103b) of the insulator (103), has a lower face and communicates with the corresponding one, holes through-holes (104a) of the insulator (103); and that each of the end portions (121a) of the signal transmission wires (121) is inserted into a corresponding one of the holes (104b) of the insulator (103) to make contact with both the lower face of the corresponding hole (104b) and with a corresponding one of the electrode wires (102).
Du fait de l'insertion des fils électrodes (102) et des fils (121) de transmission de signaux respectivement dans les trous traversants (104a) et les trous (104b) de l'isolateur (103), il est possible de réunir facilement les fils électrodes (102) aux fils correspondants (121) de transmission de signaux sans utiliser un montage pendant le processus de réunion. Due to the insertion of the electrode wires (102) and the signal transmission wires (121) respectively into the through-holes (104a) and the holes (104b) of the insulator (103), it is possible to easily assemble the electrode wires (102) to the corresponding signal transmission wires (121) without using a fixture during the meeting process.
Par ailleurs, le capteur (1, 1A) de température peut être en outre agencé de façon que : les fils (121) de transmission de signaux soient chacun en acier inoxydable très dur et soient fixés au tube métallique (123) à l'aide du second isolateur (122) ; et que le moyen pour maintenir un contact étroit entre la surface extérieure de la partie effilée (108) de l'isolateur (103) et la surface intérieure de la partie effilée (109) du capuchon métallique (107) soit constitué par les fils (121) de transmission de signaux, qui sont au contact respectivement des faces inférieures des trous (104b) de l'isolateur (103), et par le tube métallique (123) qui est fixé au capuchon métallique (107). Par ailleurs, le capteur (1, 1A) de température peut être en outre conçu de façon que : les fils (121) de transmission de signaux soient mobiles chacun par rapport au tube métallique (123) ; et que le moyen pour maintenir un contact étroit entre la surface extérieure de la partie effilée (108) de l'isolateur (103) et la surface intérieure de la surface effilée (109) du capuchon métallique (107) soit constitué par le tube métallique (123) qui est fixé au capuchon métallique (107), son extrémité (123a) étant au contact de la seconde extrémité (103b) de l'isolateur (103). Le capteur (1, 1A) de température peut en outre comporter un boîtier métallique (13) qui contient le tube métallique (123) et possède une partie filetée (132) servant à fixer ledit capteur (1, 1A) dans une position d'installation. Il est préférable que, dans le capteur (1, 1A) de température, l'élément de détection (101) de température soit conçu avec une thermistance à coefficient de température négatif, à base d'oxyde d'un métal de transition. Grâce à cette configuration, ledit capteur (1, 1A) peut détecter d'une manière fiable et précise une température atteignant environ 1300 C. Furthermore, the temperature sensor (1, 1A) can be further arranged so that: the signal transmission wires (121) are each made of very hard stainless steel and are attached to the metal tube (123) using the second isolator (122); and that the means for maintaining a close contact between the outer surface of the tapered portion (108) of the insulator (103) and the inner surface of the tapered portion (109) of the metal cap (107) is constituted by the wires ( 121), which are respectively in contact with the lower faces of the holes (104b) of the insulator (103), and by the metal tube (123) which is fixed to the metal cap (107). Moreover, the temperature sensor (1, 1A) can be further designed so that: the signal transmission wires (121) are each movable relative to the metal tube (123); and that the means for maintaining a close contact between the outer surface of the tapered portion (108) of the insulator (103) and the inner surface of the tapered surface (109) of the metal cap (107) is constituted by the metal tube (123) which is attached to the metal cap (107), its end (123a) being in contact with the second end (103b) of the insulator (103). The temperature sensor (1, 1A) may further comprise a metal housing (13) which contains the metal tube (123) and has a threaded portion (132) for fixing said sensor (1, 1A) in a position of installation. It is preferred that in the temperature sensor (1, 1A) the temperature sensing element (101) is designed with a negative temperature coefficient thermistor based on a transition metal oxide. With this configuration, said sensor (1, 1A) can reliably and accurately detect a temperature of up to about 1300 C.
L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : la Fig. 1A est une vue latérale représentant l'ensemble de la structure d'un capteur de température selon la première forme de réalisation de l'invention ; la Fig. 1B est une vue latérale agrandie en coupe représentant une portion d'extrémité du capteur de température, désignée par un cercle A sur la Fig. 1A ; la Fig. 2A est une vue latérale représentant un isolateur du capteur de température ; la Fig. 2B est une vue latérale en coupe de l'isolateur ; la Fig. 3A est une vue en bout illustrant une configuration préférée de trous dans l'isolateur ; les figures 3B ù 3C sont des vues en bout illustrant d'éventuelles variantes de configuration des trous dans l'isolateur ; les figures 4A ù 4C sont des vues latérales en coupe illustrant l'effet de l'angle de convergence d'une partie à section transversale décroissante (partie effilée) de l'isolateur sur la résistance aux vibrations du capteur de température ; les figures 5A ù 5C sont des vues latérales en coupe illustrant la relation entre l'angle de convergence de la partie effilée de l'isolateur et l'angle de convergence d'une partie effilée d'un capuchon métallique du capteur de température The invention will be better understood on studying the detailed description of an embodiment taken by way of nonlimiting example and illustrated by the appended drawings, in which: FIG. 1A is a side view showing the whole structure of a temperature sensor according to the first embodiment of the invention; FIG. 1B is an enlarged sectional side view showing an end portion of the temperature sensor, designated by a circle A in FIG. 1A; FIG. 2A is a side view showing an insulator of the temperature sensor; FIG. 2B is a sectional side view of the insulator; FIG. 3A is an end view illustrating a preferred configuration of holes in the insulator; FIGS. 3B and 3C are end views illustrating possible alternative configurations of the holes in the insulator; Figs. 4A-4C are sectional side views illustrating the effect of the convergence angle of a decreasing cross-section portion (tapered portion) of the insulator on the vibration resistance of the temperature sensor; Figs. 5A-5C are sectional side views illustrating the relationship between the convergence angle of the tapered portion of the insulator and the convergence angle of a tapered portion of a metal cap of the temperature sensor.
la Fig. 6A est une vue latérale en coupe illustrant le processus d'assemblage d'un capteur de température selon la deuxième forme de réalisation de l'invention ; la Fig. 6B est une vue latérale en coupe représentant l'isolateur et le capuchon métallique assemblés du capteur de température selon la deuxième forme de réalisation ; la Fig. 7A est une vue latérale partiellement en coupe représentant l'ensemble de la structure d'un capteur de température selon la technique antérieure ; et la Fig. 7B est une vue latérale en coupe agrandie représentant une extrémité du capteur de température selon la technique antérieure, désignée par un cercle A sur la Fig. 7A. FIG. 6A is a sectional side view illustrating the process of assembling a temperature sensor according to the second embodiment of the invention; FIG. 6B is a sectional side view showing the assembled insulator and metal cap of the temperature sensor according to the second embodiment; FIG. 7A is a partially sectional side view showing the entire structure of a temperature sensor according to the prior art; and FIG. 7B is an enlarged sectional side view showing one end of the prior art temperature sensor, designated as a circle A in FIG. 7A.
En référence aux figures 1 à 6, on va maintenant décrire les formes préférées de réalisation de la présente invention. Il faut souligner que, pour plus de clarté et pour faciliter la compréhension, des pièces identiques ayant des fonctions identiques dans différentes formes de réalisation de l'invention ont été désignées, si possible, par les mêmes repères numériques sur chacune des figures. [Première forme de réalisation] La Fig. lA représente l'ensemble de la structure d'un capteur 1 de température selon la première forme de réalisation de l'invention, lequel est conçu pour détecter, par exemple, la température des gaz d'échappement d'un véhicule à moteur diesel. Comme représenté sur la Fig. 1A, le capteur 1 de température comprend une partie détectrice 10, une partie protectrice 12 de fils et un boîtier métallique 13. Considérant en outre la Fig. 1B, la partie détectrice 10 comprend un élément de détection 101, une paire de fils électrodes 102, un isolateur cylindrique 103, un joint d'étanchéité 105 et un capuchon métallique 107. With reference to Figures 1 to 6, preferred embodiments of the present invention will now be described. It should be emphasized that, for clarity and ease of understanding, identical parts having identical functions in different embodiments of the invention have been designated, if possible, by the same numerals in each of the figures. [First Embodiment] FIG. 1A represents the entire structure of a temperature sensor 1 according to the first embodiment of the invention, which is designed to detect, for example, the temperature of the exhaust gas of a diesel engine vehicle. As shown in FIG. 1A, the temperature sensor 1 comprises a detector portion 10, a protective portion 12 of wires and a metal case 13. Further considering FIG. 1B, the detector part 10 comprises a detection element 101, a pair of electrode wires 102, a cylindrical insulator 103, a seal 105 and a metal cap 107.
L'élément de détection 101 de température sert à détecter la température des gaz d'échappement et à produire un signal de température représentant la température détectée. Dans la présente forme de réalisation, l'élément de détection 101 de température est constitué par une thermistance à coefficient de température négatif à base d'oxyde d'un métal de transition, qui permet au capteur 1 de température de détecter d'une manière fiable et précise une température pouvant atteindre environ 1300 C. De plus, l'élément de détection 101 de température peut se présenter sous la forme d'un cylindre ou d'une plaque. Les fils électrodes 102 sont connectés à l'élément de détection 101 de Io température pour délivrer le signal de température. Dans la présente forme de réalisation, les fils électrodes 102 sont en Pt. L'isolateur cylindrique 103 contient et isole l'un de l'autre les fils électrodes 102. Plus particulièrement, l'isolateur 103 a une première extrémité 103a et une seconde extrémité 103b, lesquelles sont opposées l'une à l'autre dans la direction 15 longitudinale de l'isolateur 103, et une paire de trous traversants 104a qui s'étendent dans la direction longitudinale. Chacun des fils électrodes 102 est fixé dans l'un, correspondant, des trous traversants 104a, une portion d'extrémité 102a dépassant de la première extrémité 103a de l'isolateur 103. Entre les portions d'extrémités 102a des fils électrodes 102 est intercalé l'élément de détection 101 de température. 20 Selon la présente invention, l'isolateur 103 a en outre une partie effilée, de forme conique 108 effilée dans la direction longitudinale de l'isolateur 103 vers la première extrémité 103a. De plus, dans la présente forme de réalisation, l'isolateur 103 est par exemple en céramique d'alumine. Le joint d'étanchéité 105 est formé de manière à enfermer complètement à la 25 fois l'élément de détection 101 de température et les portions extrémités 102a des fils électrodes 102 en les fixant ainsi à la première extrémité 103a de l'isolateur 103. Dans la présente forme de réalisation, par exemple, le joint 105 est en verre cristallisé. Le capuchon métallique 107 a une extrémité fermée 107a et une extrémité 30 ouverte 107b opposées l'une à l'autre dans la direction longitudinale du capuchon métallique 107. L'isolateur 103 est inséré dans le capuchon métallique 107 depuis la première extrémité 103a de l'isolateur 103, de façon que l'élément de détection 101 de température, les portions d'extrémités 102a des fils électrodes 102, l'isolateur 103 35 et le joint d'étanchéité 105 soient tous complètement enfermés dans le capuchon métallique 107. Le capuchon métallique 107 a une portion d'extrémité 107c qui inclut l'extrémité fermée 107a, a un diamètre le plus petit dans le capuchon métallique 107 et entoure l'élément de détection 101 de température. Le capuchon métallique 107 a également une partie effilée, de forme conique 109 effilée dans la direction longitudinale du capuchon métallique 107 en direction de l'extrémité 107c. La partie protectrice 12 de fils sert à protéger une paire de fils 121 de transmission de signaux qui transmettent le signal de température depuis la partie détectrice 10 à un dispositif ou circuit extérieur. La partie protectrice 12 de fils comprend un isolateur 122 et un tube métallique 123. The temperature sensing element 101 serves to detect the temperature of the exhaust gas and to produce a temperature signal representing the sensed temperature. In the present embodiment, the temperature sensing element 101 is constituted by a transition metal oxide-based negative temperature coefficient thermistor, which enables the temperature sensor 1 to detect in a manner that Reliable and accurate a temperature of up to about 1300 C. In addition, the temperature sensing element 101 may be in the form of a cylinder or a plate. The electrode wires 102 are connected to the temperature sensing element 101 to provide the temperature signal. In the present embodiment, the electrode wires 102 are in Pt. The cylindrical insulator 103 contains and isolates from each other the electrode wires 102. More particularly, the insulator 103 has a first end 103a and a second end 103b, which are opposed to each other in the longitudinal direction of the insulator 103, and a pair of through holes 104a extending in the longitudinal direction. Each of the electrode wires 102 is fixed in one, corresponding, through-holes 104a, an end portion 102a protruding from the first end 103a of the insulator 103. Between the end portions 102a of the electrode wires 102 is interposed the temperature sensing element 101. According to the present invention, the insulator 103 further has a tapered, tapered portion 108 tapered in the longitudinal direction of the insulator 103 to the first end 103a. In addition, in the present embodiment, the insulator 103 is, for example, of alumina ceramic. The seal 105 is formed to completely enclose both the temperature sensing element 101 and the end portions 102a of the electrode wires 102 thereby securing them to the first end 103a of the insulator 103. the present embodiment, for example, the seal 105 is of crystallized glass. The metal cap 107 has a closed end 107a and an open end 107b opposite to each other in the longitudinal direction of the metal cap 107. The insulator 103 is inserted into the metal cap 107 from the first end 103a of the metal cap 107a. isolator 103, so that the temperature sensing element 101, the end portions 102a of the electrode wires 102, the insulator 103 and the seal 105 are all completely enclosed in the metal cap 107. metal cap 107 has an end portion 107c which includes the closed end 107a, has a smaller diameter in the metal cap 107 and surrounds the temperature sensing element 101. The metal cap 107 also has a tapered, tapered portion 109 tapered in the longitudinal direction of the metal cap 107 toward the end 107c. The protective portion 12 of wires serves to protect a pair of signal transmission wires 121 which transmit the temperature signal from the detector portion 10 to an external device or circuit. The protective portion 12 of wires comprises an insulator 122 and a metal tube 123.
L'isolateur 122 contient, maintient et isole l'un de l'autre les fils 121 de transmission de signaux. Dans le tube métallique 123 est fixé l'isolateur 122, ce qui permet d'immobiliser et de protéger les fils 121 de transmission de signaux. Le tube métallique 123 est partiellement inséré dans le capuchon métallique 107, une extrémité 123a de celui-ci étant en regard de la seconde extrémité 103b de l'isolateur 103 dans le capuchon métallique 107. Chacun des fils 121 de transmission de signaux a une portion d'extrémité 121a qui dépasse de l'extrémité 123a du tube métallique 123 et est soudée, par exemple par soudage laser, à l'un, correspondant, des fils électrodes 102 par une soudure 106. Dans la présente forme de réalisation, les fils 121 de transmission de signaux sont en acier inoxydable très dur. Lors de la fabrication du capteur 1 de température, on obtient tout d'abord un ensemble composé de la partie détectrice 10 sans le capuchon métallique 107 et la partie protectrice 12 de fils, en soudant les fils 121 de transmission de signaux aux fils électrodes 102. Ensuite, l'ensemble est inséré dans le capuchon métallique 107 et comprimé pour créer un contact étroit entre la surface extérieure de la partie conique 108 de l'isolateur 103 et la surface intérieure de la partie conique 109 du capuchon métallique 107 à un emplacement de contact 110. Ensuite, tout en conservant le contact étroit, le tube métallique 123 est soudé, par exemple par soudage laser, au capuchon métallique 107 par une soudure 111 sur tout son pourtour. Le boîtier métallique 13 sert à contenir la partie protectrice 12 de fils et à immobiliser le capteur 1 de température dans une position d'installation donnée. Dans la présente forme de réalisation, le boîtier métallique 13 est par exemple en acier inoxydable. l0 Comme représenté sur la Fig. 1A, le boîtier métallique 13 comporte une partie de retenue 131 servant à retenir le tube métallique 123, une partie filetée 132 servant à immobiliser le capteur 1 de température dans la position d'installation, et une tête hexagonale 133 pour faire tourner le capteur 1 de température par une clé de vissage. Les figures 2A ù 3A représentent en détail la configuration de l'isolateur 103. Comme représenté sur ces figures, dans la présente forme de réalisation, l'isolateur 103 a une partie 103c de petit diamètre, une partie 103d de grand diamètre, une partie conique 108 étant intercalée entre les parties 103c et 103d. The isolator 122 contains, holds and isolates from each other the signal transmission wires 121. In the metal tube 123 is fixed the insulator 122, which makes it possible to immobilize and protect the son 121 of signal transmission. The metal tube 123 is partially inserted into the metal cap 107, one end 123a thereof being opposite the second end 103b of the insulator 103 in the metal cap 107. Each of the signal transmission wires 121 has a portion end 121a which protrudes from the end 123a of the metal tube 123 and is welded, for example by laser welding, to a corresponding one of the electrode wires 102 by a weld 106. In the present embodiment, the wires 121 signal transmission are made of very hard stainless steel. In the manufacture of the temperature sensor 1, an assembly consisting of the detector portion 10 without the metal cap 107 and the protective portion 12 of wires is first obtained by soldering the signal transmission wires 121 to the electrode wires 102. Then, the assembly is inserted into the metal cap 107 and compressed to create a close contact between the outer surface of the conical portion 108 of the insulator 103 and the inner surface of the conical portion 109 of the metal cap 107 at a location. contact 110. Then, while maintaining the close contact, the metal tube 123 is welded, for example by laser welding, to the metal cap 107 by a weld 111 all around its periphery. The metal housing 13 serves to contain the protective portion 12 son and immobilize the temperature sensor 1 in a given installation position. In the present embodiment, the metal casing 13 is made of stainless steel, for example. As shown in FIG. 1A, the metal housing 13 has a retaining portion 131 for retaining the metal tube 123, a threaded portion 132 for immobilizing the temperature sensor 1 in the installation position, and a hexagonal head 133 for rotating the sensor 1 temperature by a screwdriver. Figs. 2A-3A show in detail the configuration of the insulator 103. As shown in these figures, in the present embodiment, the insulator 103 has a small diameter portion 103c, a large diameter portion 103d, a portion conical 108 being interposed between the parts 103c and 103d.
La partie 103c de petit diamètre comprend la première extrémité 103a de l'isolateur 103 et a un diamètre dl le plus petit dans l'isolateur 103. En revanche, la partie 103d de grand diamètre comprend la seconde extrémité 103b de l'isolateur 103 et a un diamètre d2 le plus grand dans l'isolateur 103. Le diamètre de la partie conique 108 décroît de d2 à dl dans une direction allant de la seconde extrémité 103b vers la première extrémité 103a de l'isolateur 103. La longueur totale de l'isolateur 103 est L4, tandis que les longueurs des parties 103c, 108 et 103d sont respectivement (L4 ù L3), (L3 ù L2) et L2. L'angle de conicité de la partie conique 108 est 0, cet angle se définissant comme un angle formé par une droite hypothétique tangente à la surface extérieure de la partie conique 108 avec la direction longitudinale de l'isolateur 103. De plus, l'isolateur 103 possède, comme indiqué plus haut, la paire de trous traversants 104a afin de recevoir les fils électrodes 102, dont le diamètre et la longueur sont respectivement ds 1 et L4. L'isolateur 103 possède en outre une paire de trous borgnes 104b, dont chacun a une face inférieure et débouche à la seconde extrémité 103b de l'isolateur 103. La longueur et le diamètre des trous borgnes 104b sont respectivement ds2 et L1. Chacun des trous borgnes 104b communique avec l'un, correspondant, des trous traversants 104a. Par ailleurs, revenant à la Fig. 1B, chacune des parties d'extrémités 12la des fils 121 de transmission de signaux est insérée dans l'un, correspondant, des trous borgnes 104b de l'isolateur 103 pour créer un contact à la fois avec la face inférieure du trou borgne correspondant 104b et avec l'un, correspondant, des fils électrodes 102. Dans la présente forme de réalisation, considérant en outre la Fig. 3A, les trous traversants 104a de l'isolateur 103 sont formés à la même distance de l'axe de 35 l'isolateur 103 ; les axes des trous traversants 104a se situent dans le même plan qui contient l'axe de l'isolateur 103. De même, les trous borgnes 104b de l'isolateur 103 sont formés à la même distance de l'axe de l'isolateur 103 ; les axes des trous borgnes 104b se situent clans le même plan qui contient l'axe de l'isolateur 103. Cependant, les trous borgnes 104b sont disposés sur les côtés opposés du plan qui contient l'axe de l'isolateur 103 et les axes des trous traversants 104a. Du fait de la formation ci-dessus des trous traversants 104a, l'élément de détection 101 de température peut être centré dans le capuchon métallique 107. En outre, du fait de la formation ci-dessus des trous borgnes 104b, les fils 121 de transmission de signaux peuvent appuyer contre l'isolateur 103 à la même distance de l'axe de l'isolateur. 103, donc en retenant de la manière la plus stable l'isolateur 103 dans le capuchon métallique 107. De plus, les trous borgnes 104b peuvent également, en variante, être disposés, comme illustré sur la Fig. 3B, sur le même côté du plan qui contient l'axe de l'isolateur 103 et les axes des trous traversants 104a. Par ailleurs, il est également 15 possible de ménager, comme illustré sur la Fig. 3C, les trous traversants 104a sur le même côté du plan qui contient l'axe de l'isolateur 103 et les axes des trous borgnes 104b. Les figures 4A û 4C illustrent l'effet de l'angle de conicité e de la partie conique 108 de l'isolateur 103 sur la résistance du capteur 1 de température aux 20 vibrations. Tout d'abord, dans le cas de l'angle de conicité e inférieur ou égal à 80 , comme représenté sur la Fig. 4A, si un effort radial Fy s'exerce sur l'isolateur 103 en raison de vibrations du véhicule, la composante normale F de FY à la surface extérieure de la partie conique 108 sera suffisamment grande. Ainsi, la force de 25 frottement entre l'isolateur 103 et le capuchon métallique 107 à l'emplacement de contact 110 sera donc grande, supprimant de ce fait efficacement tout mouvement relatif entre l'isolateur 103 et le capuchon métallique 107. Par conséquent, l'ensemble du capteur 1 de température vibrera en empêchant donc les fils électrodes 102 de se casser sous l'effet de la concentration de contraintes sur ceux-ci. 30 En comparaison, dans le cas où l'angle de conicité e est supérieur à 80 , comme représenté sur la Fig. 4B, la composante normale F de FY à la surface extérieure de la partie conique108 sera petite. Ainsi, la force de frottement entre l'isolateur 103 et le capuchon métallique 107 à l'emplacement de contact 110 sera donc petite, permettant de ce fait un mouvement relatif entre l'isolateur 103 et le capuchon métallique 107. Par conséquent, les fils électrodes 102 peuvent être rompus en raison d'une concentration de contraintes sur eux. De plus, dans le cas où l'angle de conicité 0 est inférieur à 10 , comme représenté sur la figure 4C, une faible variation de dimensions de l'isolateur 103 provoquera une grande variation de la position de contact. Par conséquent, la position de l'élément de détection 101 de température dans le capuchon métallique 107 changera fortement, provoquant donc une erreur de détection et donc une baisse de fiabilité du capteur 1 de température. Ainsi, dans la présente forme de réalisation, l'angle de conicité 0 de la partie 10 conique 108 de l'isolateur 103 est établi dans une plage de 10 à 80 . Pour vérifier l'efficacité de la plage de valeurs ci-dessus, une expérience a été menée deux fois. Au cours de l'expérience, des vibrations ont été appliquées 1 x 10' fois à chacun des capteurs d'une série d'échantillons de capteurs de température ayant des valeurs différentes de 0 à l'accélération de 40 G et à la fréquence de 15 résonance de l'échantillon de capteur de température. Le TABLEAU 1 présente les résultats des expériences, le symbole "O" signifiant que les fils électrodes 102 sont restés normaux, tandis que le symbole "x" indique que les fils électrodes 102 se sont cassés. The small diameter portion 103c includes the first end 103a of the insulator 103 and has a smaller diameter d1 in the insulator 103. On the other hand, the large diameter portion 103d includes the second end 103b of the insulator 103 and has the largest diameter d2 in the insulator 103. The diameter of the conical portion 108 decreases from d2 to d1 in a direction from the second end 103b to the first end 103a of the insulator 103. The total length of the isolator 103 is L4, while the lengths of portions 103c, 108 and 103d are respectively (L4 to L3), (L3 to L2) and L2. The taper angle of the tapered portion 108 is 0, which angle is defined as an angle formed by a hypothetical straight line tangent to the outer surface of the tapered portion 108 with the longitudinal direction of the insulator 103. In addition, isolator 103 has, as indicated above, the pair of through holes 104a to receive the electrode wires 102, whose diameter and length are respectively ds 1 and L4. The isolator 103 further has a pair of blind holes 104b, each of which has a lower face and opens at the second end 103b of the insulator 103. The length and diameter of the blind holes 104b are respectively ds2 and L1. Each of the blind holes 104b communicates with the corresponding one, through holes 104a. In addition, returning to FIG. 1B, each of the end portions 12a of the signal transmission wires 121 is inserted into a corresponding one of the blind holes 104b of the insulator 103 to create a contact both with the underside of the corresponding blind hole 104b and with the corresponding one, electrode wires 102. In the present embodiment, further considering FIG. 3A, the through holes 104a of the insulator 103 are formed at the same distance from the axis of the insulator 103; the axes of the through-holes 104a lie in the same plane which contains the axis of the insulator 103. Similarly, the blind holes 104b of the insulator 103 are formed at the same distance from the axis of the insulator 103 ; the axes of the blind holes 104b lie in the same plane which contains the axis of the insulator 103. However, the blind holes 104b are arranged on the opposite sides of the plane which contains the axis of the insulator 103 and the axes through holes 104a. Due to the above formation of the through holes 104a, the temperature sensing element 101 may be centered in the metal cap 107. In addition, because of the above formation of the blind holes 104b, the wires 121 of FIG. signal transmission can press against the insulator 103 at the same distance from the axis of the insulator. 103, thus most stably retaining the insulator 103 in the metal cap 107. In addition, the blind holes 104b may alternatively be arranged as shown in FIG. 3B, on the same side of the plane that contains the axis of the insulator 103 and the axes of the through holes 104a. Moreover, it is also possible to arrange, as illustrated in FIG. 3C, the through holes 104a on the same side of the plane which contains the axis of the insulator 103 and the axes of the blind holes 104b. FIGS. 4A-4C illustrate the effect of the taper angle e of the conical portion 108 of the insulator 103 on the resistance of the vibration temperature sensor 1. First, in the case of the taper angle e of 80 or less, as shown in FIG. 4A, if a radial force Fy is exerted on the insulator 103 due to vehicle vibrations, the normal component F of FY on the outer surface of the conical portion 108 will be sufficiently large. Thus, the frictional force between the insulator 103 and the metal cap 107 at the contact location 110 will be large, thereby effectively removing any relative movement between the insulator 103 and the metal cap 107. Therefore, the entire temperature sensor 1 will vibrate, thus preventing the electrode wires 102 from breaking under the effect of the concentration of stresses thereon. In comparison, in the case where the taper angle e is greater than 80, as shown in FIG. 4B, the normal F component of FY on the outer surface of the tapered portion 108 will be small. Thus, the frictional force between the insulator 103 and the metal cap 107 at the contact location 110 will therefore be small, thereby allowing relative movement between the insulator 103 and the metal cap 107. As a result, the wires electrodes 102 may be broken due to a concentration of stresses on them. In addition, in the case where the taper angle θ is less than 10, as shown in Fig. 4C, a small change in size of the insulator 103 will cause a large variation in the contact position. Therefore, the position of the temperature sensing element 101 in the metal cap 107 will change greatly, thus causing a detection error and therefore a decrease in reliability of the temperature sensor 1. Thus, in the present embodiment, the taper angle θ of the conical portion 108 of the insulator 103 is set in a range of 10 to 80. To verify the effectiveness of the above range of values, an experiment was conducted twice. During the experiment, vibrations were applied 1 x 10 'times to each of the sensors of a series of temperature sensor samples having values different from 0 to acceleration of 40 G and to the frequency of Resonance of the temperature sensor sample. TABLE 1 shows the results of the experiments, the symbol "O" signifying that the electrode wires 102 have remained normal, while the symbol "x" indicates that the electrode wires 102 have broken.
20 TABLEAU 1 0 ( ) 10 20 40 60 80 85 RESULTATS 00 00 00 00 00 x x TABLE 1 0 () 10 20 40 60 80 85 RESULTS 00 00 00 00 00 x x
D'après le TABLEAU 1, on peut constater que les fils électrodes 102 sont restés normaux avec un angle de conicité 0 dans l'intervalle de 10 à 80 et se sont cassés lorsque cet angle était de 85 . 25 Autrement dit, en établissant l'angle de conicité 0 dans l'intervalle spécifié ci-dessus de 10 à 80 , il est possible d'empêcher d'une manière fiable la rupture des fils électrodes 102. Les figures 5A û 5C illustrent la relation entre l'angle de conicité 0 de la partie conique 108 de l'isolateur 103 et un angle de conicité 0' de la partie conique 30 109 du capuchon métallique 107. De même que l'angle de conicité 0, l'angle de conicité 0' se définit comme un angle formé par une droite hypothétique tangente à la surface intérieure de la partie conique 109 du capuchon métallique 107 avec la direction longitudinale du capuchon métallique 107. From TABLE 1, it can be seen that the electrode wires 102 remained normal at a taper angle θ in the range of 10 to 80 and broke when this angle was 85. In other words, by setting the taper angle θ within the above-specified range of 10 to 80, it is possible to reliably prevent the breakage of the electrode wires 102. FIGS. 5A-5C illustrate the relationship between the taper angle θ of the conical portion 108 of the insulator 103 and a taper angle θ 'of the tapered portion 109 of the metal cap 107. As well as the taper angle θ, the taper angle taper 0 'is defined as an angle formed by a hypothetical line tangent to the inner surface of the tapered portion 109 of the metal cap 107 with the longitudinal direction of the metal cap 107.
Pour commencer, dans le cas où O est égal à o', comme représenté sur la Fig. To begin, in the case where O is equal to 0 ', as shown in FIG.
5A, la surface extérieure de la partie conique 108 de l'isolateur 103 touche la surface intérieure de la partie conique 109 du capuchon métallique 107 sur une large zone de contact 110a, ce qui a pour effet d'accroître au maximum la résistance du capteur 1 de température aux vibrations. Cependant, du point de vue de la fabrication, il est difficile de rendre égaux les angles de conicité B et B'. En comparaison, dans le cas où 9 est supérieur à o', comme illustré sur la Fig.5A, the outer surface of the conical portion 108 of the insulator 103 contacts the inner surface of the tapered portion 109 of the metal cap 107 over a wide contact area 110a, which has the effect of maximizing the resistance of the sensor 1 vibration temperature. However, from the point of view of manufacture, it is difficult to equalize the taper angles B and B '. In comparison, in the case where 9 is greater than 0 ', as illustrated in FIG.
5B, la surface extérieure de la partie conique 108 de l'isolateur 103 vient toucher la surface intérieure de la partie conique 109 du capuchon métallique 107 à l'emplacement de contact 110b, où le diamètre de la partie conique 108 est maximal. Ainsi, dans ce cas, la distance de l'axe de l'isolateur 103 à l'emplacement de contact 110b est maximale et il est donc possible de fixer d'une manière stable l'isolateur 103 dans le capuchon métallique 107. En revanche, dans le cas où 0 est inférieur à e', comme illustré sur la Fig.5B, the outer surface of the conical portion 108 of the insulator 103 contacts the inner surface of the conical portion 109 of the metal cap 107 at the contact location 110b, where the diameter of the conical portion 108 is the maximum. Thus, in this case, the distance from the axis of the insulator 103 to the contact location 110b is maximum and it is therefore possible to fix the insulator 103 in the metal cap 107 in a stable manner. where 0 is less than e 'as illustrated in FIG.
5C, la surface extérieure de la partie conique 108 de l'isolateur 103 vient toucher la surface intérieure de la partie conique 109 du capuchon métallique 107 à l'emplacement de contact 110c, où le diamètre de la partie conique 108 est minimal. De la sorte, dans ce cas, la distance de l'axe de l'isolateur 103 à l'emplacement de contact 110b est minimale, et il risque donc d'être difficile de fixer d'une manière stable l'isolateur 103 dans le capuchon métallique 107. Compte tenu de ce qui vient d'être exposé, dans la présente forme de réalisation, la différence entre les angles de conicité 0 et 9' est établie dans l'intervalle de (-10, 10) 0, intervalle dans lequel il est possible de fixer d'une manière stable l'isolateur 103 dans le capuchon métallique 107. Autrement, si la différence se situe hors de l'intervalle, l'isolateur 103 risque de résonner, lorsque des vibrations du véhicule se transmettent à l'isolateur 103, l'emplacement de contact 110b ou 110c servant de point d'action. [Deuxième forme de réalisation] La présente forme de réalisation illustre un capteur lA de température dont la structure est presque identique à celle du capteur 1 de température selon la première forme de réalisation. De ce fait, on ne décrira ci-après que les différences entre les capteurs 1 et lA de température. Comme décrit précédemment, dans le capteur 1 de température, les fils 121 de transmission de signaux sont fixés, par l'intermédiaire de l'isolateur 122, au tube 35 métallique 123. Lors de la fabrication du capteur 1 de température, les fils 121 de transmission de signaux sont insérés dans les trous borgnes 104b de l'isolateur 103 pour comprimer les faces inférieures respectives des trous borgnes 104b, ce qui place la surface extérieure de la partie conique 108 de l'isolateur 103 tout contre la surface intérieure de la partie conique 109 du capuchon métallique 107. Ensuite, en maintenant le contact étroit, le tube métallique 123 est soudé au capuchon métallique 107. Par conséquent, dans le capteur 1 de température obtenu, les fils 121 de transmission de signaux, qui sont respectivement appuyés contre les faces inférieures des trous borgnes 104b de l'isolateur 103, et le tube métallique 123 qui est fixé au capuchon métallique 107, constituent un moyen pour maintenir le contact étroit entre la surface extérieure de la partie conique 108 de l'isolateur 103 et la surface intérieure de la partie conique 109 du capuchon métallique 107. En comparaison, dans le capteur lA de température, les fils 121 de transmission de signaux sont isolés l'un de l'autre par l'isolateur 122, mais sont agencés pour pouvoir bouger par rapport à l'isolateur 122 grâce à de petits espaces entre les fils 121 de transmission de signaux et l'isolateur 122. En référence à la Fig.5C, the outer surface of the conical portion 108 of the insulator 103 contacts the inner surface of the conical portion 109 of the metal cap 107 at the contact location 110c, where the diameter of the conical portion 108 is minimal. In this way, in this case, the distance from the axis of the insulator 103 to the contact location 110b is minimal, and it may therefore be difficult to fix in a stable manner the insulator 103 in the In view of the above, in the present embodiment, the difference between taper angles 0 and 9 'is set in the range of (-10, 10) 0, range in it is possible to fix the insulator 103 in the metal cap 107 in a stable manner. Otherwise, if the difference is outside the range, the insulator 103 may resonate when vehicle vibrations are transmitted to the the isolator 103, the contact location 110b or 110c acting as a point of action. [Second Embodiment] This embodiment illustrates a temperature sensor LA whose structure is almost identical to that of the temperature sensor 1 according to the first embodiment. As a result, only the differences between the temperature sensors 1 and 1A will be described below. As previously described, in the temperature sensor 1, the signal transmission wires 121 are fixed, via the insulator 122, to the metal tube 123. During the manufacture of the temperature sensor 1, the wires 121 signals are inserted into the blind holes 104b of the insulator 103 to compress the respective lower faces of the blind holes 104b, which places the outer surface of the conical portion 108 of the insulator 103 against the inner surface of the conical portion 109 of the metal cap 107. Then, maintaining the close contact, the metal tube 123 is welded to the metal cap 107. Therefore, in the temperature sensor 1 obtained, the son 121 signal transmission, which are respectively supported against the lower faces of the blind holes 104b of the insulator 103, and the metal tube 123 which is fixed to the metal cap 107, constitute a means to maintain the close contact between the outer surface of the conical portion 108 of the insulator 103 and the inner surface of the conical portion 109 of the metal cap 107. In comparison, in the temperature sensor 1A, the signal transmission wires 121 are isolated from each other by the insulator 122, but are arranged to move relative to the insulator 122 through small gaps between the signal transmission wires 121 and the insulator 122. With reference to the Fig.
6A, lors de la fabrication du capteur lA de température, après avoir mis les fils 121 de transmission de signaux au contact des faces inférieures des trous borgnes 104b de l'isolateur 103, le tube métallique 123 est poussé davantage vers l'isolateur 123 jusqu'à ce que l'extrémité 123a du tube métallique 123 vienne appuyer contre la seconde extrémité 103b de l'isolateur 103. Ainsi, considérant en outre la Fig.6A, during the manufacture of the temperature sensor lA, after having put the signal transmission wires 121 in contact with the lower faces of the blind holes 104b of the insulator 103, the metal tube 123 is pushed further towards the insulator 123 until the end 123a of the metal tube 123 comes to bear against the second end 103b of the insulator 103. Thus, considering further FIG.
6B, du fait de la force d'appui de l'extrémité 123a du tube métallique 123 contre la seconde extrémité 103b de l'isolateur 103, la surface extérieure de la partie conique 108 de l'isolateur 103 est mise tout contre la surface intérieure de la partie conique 109 du capuchon métallique 107. Ensuite, en maintenant le contact d'appui entre le tube métallique 123 et l'isolateur 103 et donc le contact étroit entre les parties coniques 108 et 109 de l'isolateur 103 et du capuchon métallique 107, on soude le tube métallique 123, par exemple par soudage laser, sur le capuchon métallique 107 par une soudure 111 sur tout le pourtour de celui-ci. Par conséquent, dans le capteur lA de température obtenu, le tube métallique 123, qui est fixé au capuchon métallique 107, l'extrémité 123a de celui-ci étant appuyée contre la deuxième extrémité 103b de l'isolateur 103, constitue un moyen pour maintenir le contact étroit entre la surface extérieure de la partie conique 108 de l'isolateur 103 et la surface intérieure de la partie conique 109 du capuchon métallique 107. Grâce à la configuration ci-dessus, une grande fiabilité du capteur lA de température est assurée, puisqu'aucune force de compression ne s'exerce sur les fils 5 121 de transmission de signaux.6B, because of the bearing force of the end 123a of the metal tube 123 against the second end 103b of the insulator 103, the outer surface of the conical portion 108 of the insulator 103 is set against the inner surface of the conical portion 109 of the metal cap 107. Then, maintaining the bearing contact between the metal tube 123 and the insulator 103 and thus the close contact between the conical portions 108 and 109 of the insulator 103 and the metal cap 107, the metal tube 123 is welded, for example by laser welding, to the metal cap 107 by a weld 111 all around it. Therefore, in the temperature sensor 1A obtained, the metal tube 123, which is fixed to the metal cap 107, the end 123a thereof being pressed against the second end 103b of the insulator 103, is a means to maintain the close contact between the outer surface of the conical portion 108 of the insulator 103 and the inner surface of the conical portion 109 of the metal cap 107. With the above configuration, a high reliability of the temperature sensor 1A is ensured, since no compressive force is exerted on the signal transmission wires.
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