FR2958036A1

FR2958036A1 - Capteur de temperature

Info

Publication number: FR2958036A1
Application number: FR1001222A
Authority: FR
Inventors: Sebastien Donatien; Jean Sannier; Johan Goupil; Thierry Letournel; Benoit Osmond
Original assignee: SC2N SAS
Current assignee: SC2N SAS
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2011-09-30
Anticipated expiration: 2030-03-26
Also published as: FR2958036B1

Abstract

L'invention concerne un capteur de température pour véhicule automobile comprenant un élément sensible (5) à la température, et deux fils électriques (7) présentant chacun une extrémité reliée à l'élément sensible (5) à la température pour acheminer l'information fournie par l'élément sensible (5) à la température à une unité de traitement. Selon l'invention, ledit capteur comporte en outre un support isolant (11) de l'élément sensible (5) solidarisé à l'élément sensible (5) et comportant pour chaque fil électrique (7) un canal associé de passage.

Description

-1- Capteur de température La présente invention concerne un capteur de température, notamment pour mesurer des températures élevées.

L'invention s'applique en particulier aux capteurs de température adaptés pour mesurer la température des gaz de véhicules automobiles tels que les gaz d'échappement ou les gaz dans le compartiment moteur. On connaît de tels capteurs par exemple des documents FR2911958 ou FR2893127 au nom de la Demanderesse.

Ces capteurs comprennent un élément sensible à la température tel qu'une thermistance, relié vers l'extérieur à un circuit électrique / électronique d'exploitation d'un signal de mesure, via des fils électriques. À titre d'exemple, un tel capteur comprend à une extrémité une thermistance logée dans un boîtier de protection et deux premiers fils électriques en contact avec cette thermistance cheminent le long du boîtier de protection pour être accessibles à l'extérieur de celui-ci et pour fournir une information électrique représentative de la résistance de la thermistance et par conséquent de la température mesurée. Pour cela, les premiers fils électriques sont reliés par exemple par l'intermédiaire d'une pièce de liaison électrique sous forme d'une cosse, à des seconds fils électriques, servant à assurer la liaison électrique avec les circuits électriques / électroniques. Cependant, l'élément sensible à la température est soumis à des vibrations, les fils électriques sont alors sollicités et peuvent être cassés. Pour remédier à cet inconvénient, les mouvements de l'élément sensible peuvent être limités par exemple par un cimentage de l'élément sensible dans le corps du capteur 25 ou encore en utilisant de la poudre de ciment. Toutefois, une telle solution peut être difficile à mettre en oeuvre à une extrémité d'un corps de capteur souvent étroit et profond et peut nécessiter d'augmenter les diamètres des files électriques pour obtenir des fils électriques plus résistants. De plus, la masse du ciment ou de la poudre de ciment ajoute de l'inertie et peut 30 donc augmenter le temps de réponse du capteur. Cette masse de ciment ou de poudre de ciment peut également entraîner une atmosphère réductrice qui peut provoquer la dérive BRT0494FR (ES6781 CFR0374) 2958036 -2- de l'élément sensible à la température. En outre, le corps du capteur, l'élément sensible, les fils électriques et le ciment ou la poudre de ciment peuvent avoir des propriétés de dilatation différentes de sorte que l'élément sensible peut être sollicité lors de l'utilisation du capteur dans un milieu à 5 haute température. L'invention a donc pour objectif de proposer un capteur permettant de limiter les mouvements de l'élément sensible ne présentant pas ces inconvénients de l'art antérieur. À cet effet, l'invention a pour objet un capteur de température pour véhicule automobile comprenant un élément sensible à la température, deux fils électriques 10 présentant chacun une extrémité reliée à l'élément sensible à la température pour acheminer l'information fournie par l'élément sensible à la température à une unité de traitement, caractérisé en ce que ledit capteur comporte en outre un support isolant de l'élément sensible solidarisé à l'élément sensible et comportant pour chaque fil électrique un canal associé de passage. 15 Ce support isolant supportant les vibrations et limitant ainsi les sollicitations des fils électriques, est choisi suffisamment petit pour ne pas augmenter de façon significative le temps de réponse du capteur. De plus, ce support isolant est solidarisé avec l'élément sensible avant la mise en place dans le corps du capteur, ce qui facilite la mise en oeuvre d'une telle solution et 20 l'assemblage du capteur. La circulation de l'air entre l'élément sensible et la zone du capteur l'entourant n'est pas gênée, de façon à ne pas créer d'atmosphère réductrice et donc évitant des dérives de l'élément sensible. Cette solution permet donc de limiter le mouvement de l'élément sensible dans le 25 corps du capteur sans nécessiter de modifier les fils électriques. Ledit capteur peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : - l'élément sensible et le support isolant sont solidarisés par cimentage, - ledit capteur comporte un moyen de maintien des fils électriques dans les canaux de 30 passage du support isolant, BRT0494FR (ES6781 CFR0374) 2958036 -3- - les fils électriques sont maintenus dans lesdits canaux de passage par cimentage entre les fils électriques et le support isolant, le ciment est un ciment adhésif, le ciment présente un coefficient de dilatation sensiblement égal à celui du support 5 isolant, le support isolant est en céramique, le support isolant est ajusté sur le corps dudit capteur, - le support isolant présente une forme générale sensiblement cylindrique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description 10 suivante, donnée à titre d'exemple, sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un capteur selon l'invention, la figure 2 représente de façon schématique un support isolant d'un élément sensible à la température du capteur de la figure 1, et 15 la figure 3 est une vue en coupe transversale selon l'axe A-A du capteur de la figure 1 au niveau du support isolant. Dans ces figures les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. On a représenté sur la figure 1 un capteur de température 1 comprenant un 20 boîtier de protection 3 de forme générale tubulaire logeant : un élément sensible à la température tel qu'une thermistance 5, - deux premiers fils électriques 7 reliés à deux seconds fils électriques 9 servant à assurer la liaison électrique avec un circuit électrique/électronique d'une unité de traitement pour acheminer le signal de température fourni par la thermistance 5 à l'unité de traitement, et un support isolant 11 de la thermistance 5. Le boîtier de protection 3 est réalisé en un matériau métallique résistant à des températures élevées, tel qu'un alliage de chrome, de nickel et de fer du type Inconel® 601 (marque déposée) ou encore en acier réfractaire.

Comme on le remarque sur la figure 1, le boîtier 3 peut comporter une première BRT0494FR (ES6781 CFR0374) 2958036 -4- partie 3a au niveau de la thermistance 5 et une deuxième partie 3b de diamètre supérieur à la première partie 3a au niveau de la zone de connexion des premiers 7 et seconds 9 fils électriques. Ce boîtier de protection 3 peut comporter un système de fixation 13 sur une 5 paroi (non représentée) délimitant un milieu dont on cherche à connaître la température, tel que la culasse d'un moteur. Pour cela, le système de fixation 13 peut comporter une butée 15 extérieure et un moyen de serrage tel qu'une vis 17 pour serrer la butée 15 contre une surface d'appui complémentaire de la paroi délimitant le milieu à mesurer. Ce boîtier de protection 3 peut également comporter un isolant 19 électrique au 10 niveau de la connexion électrique des premiers 7 et des seconds 9 fils électriques, un joint d'étanchéité 21 entourant partiellement les deux seconds fils électriques 9 à l'extrémité opposée du capteur 1 par rapport à la thermistance 5, et une entretoise 23 interposée entre l'isolant électrique 19 et le joint d'étanchéité 21. La thermistance 5 est un composant passif en matériau semi-conducteur dont la 15 résistance varie en fonction de la température et peut être du type CTN, coefficient de température négatif (ou NTC, Négative Température Coefficient en anglais) lorsque la température décroît en fonction de l'élévation de la température ou de type CTP coefficient de température positif (ou PTC, Positive Température Coefficient en anglais) dans le cas contraire.

20 Cette thermistance 5 est solidarisée à son support isolant 11 par exemple en matière céramique électriquement isolante et résistante à la chaleur, mieux visible sur les figures 2 et 3. On peut pour cela utiliser un ciment 25 par exemple adhésif. Le cimentage est fait sans contact entre le ciment 25 et le corps du capteur 1. Ceci a pour effet d'éviter de 25 transmettre des vibrations à la thermistance 5. On peut prévoir tout autre moyen de solidarisation comme par exemple le collage. Le ciment 25 peut être choisi avec un coefficient de dilatation sensiblement égal à celui du support isolant 11 de façon à éviter des écarts de dilatation lors de l'utilisation du capteur 1 dans un milieu à haute température.

30 En outre, le support isolant 11 comporte pour chaque premier fil électrique 7, un BRT0494FR (ES6781 CFR0374) 2958036 -5- canal de passage 27 associé. Afin d'éviter toute contrainte sur les premiers fils électriques 7, on peut les maintenir dans les canaux de passage 27 du support isolant 11 par exemple par cimentage entre les fils électriques 7 et le support isolant 11. Comme précédemment, le 5 ciment utilisé peut être un ciment 25 adhésif. Par ailleurs, dans l'exemple de la figure 1, le support isolant 11 est de forme générale cylindrique et est ajusté sur la paroi de forme tubulaire, par exemple de la première partie 3a, du boîtier de protection 3, de manière à être maintenu par ce dernier et à supporter toutes les vibrations.

10 En outre, comme on le remarque sur cette figure 1, le support isolant 11 est très petit de manière à ne pas ajouter de l'inertie risquant d'augmenter le temps de réponse du capteur 1. En outre, les premiers fils électriques 7 sont maintenus dans une gaine isolante 29 présentant un canal de passage 31 associé pour chaque premier fil électrique 7 de 15 sorte qu'ils soient isolés entre eux et maintenus par la gaine isolante 29. La gaine isolante 29 est de forme générale allongée, dont la direction longitudinale correspond à la direction des premiers fils électriques 7. Cette gaine 29 comporte une enveloppe de forme générale cylindrique, de manière à pouvoir épouser la paroi de forme tubulaire, par exemple de la première partie 3a, du boîtier de protection 3 20 et être maintenue par celui-ci. À titre d'exemple, la gaine 29 est à l'intérieur en matière céramique électriquement isolante et résistante à la chaleur, et à l'extérieur par exemple en acier réfractaire. De plus, les premiers fils électriques 7 ont chacun une extrémité connectée à la 25 thermistance 5 et une extrémité opposée connectée à un second fil électrique 9. Les premiers fils électriques 7 peuvent être reliés par l'intermédiaire d'une pièce de liaison électrique 33, par exemple sous forme de cosse, aux seconds fils électriques 9 de diamètre plus important et de matériaux moins nobles, pour réduire les coûts. L'isolant électrique 19 présente également une forme générale cylindrique de 30 manière à pouvoir épouser la paroi de forme tubulaire, par exemple de la seconde partie BRT0494FR (ES6781 CFR0374) 2958036 -6- 3b, du boîtier de protection 3 et être maintenu par celui-ci. À titre d'exemple, l'isolant électrique 11 est en matière céramique électriquement isolante et résistante à la chaleur. Cet isolant électrique 19 reçoit les cosses 33 de connexion électrique de façon à isoler électriquement les deux cosses 33 de connexion l'une par rapport à l'autre et 5 également par rapport au boîtier 3. De plus, cet isolant 11 limite le mouvement en translation des cosses de connexion 33 afin d'éviter qu'une traction sur les seconds fils électriques 9 n'entraîne une éjection ou une détérioration des composants internes du capteur 1. Par ailleurs, le joint d'étanchéité 21, par exemple réalisé en élastomère, présente 10 également une forme générale cylindrique de manière à pouvoir épouser la paroi de forme tubulaire, par exemple de la seconde partie 3b, du boîtier de protection 3 et être maintenu par celui-ci. Il présente en outre deux canaux de passage 35 des seconds fils électriques 9. L'entretoise 23 peut donc être disposée en appui contre d'une part l'isolant 15 électrique 19 et le joint d'étanchéité 21. La surface d'appui de l'entretoise 23 est de taille inférieure à la surface en vis-à-vis ici du joint d'étanchéité 21 de façon à limiter la transmission de chaleur de l'isolant électrique 19 au joint d'étanchéité 21. On a représenté une entretoise 23 formée d'une seule pièce par exemple par moulage avec l'isolant électrique 19. On peut prévoir en variante une entretoise 23 20 formée d'une seule pièce avec le joint d'étanchéité 21 ou encore distincte de l'isolant 19 ou du j oint d'étanchéité 21. On comprend donc qu'un tel capteur 1 permet de limiter de façon simple le mouvement de la thermistance 5 dans le corps du capteur 1 sans altérer le fonctionnement du capteur. De plus, le support isolant 11 est une solution qui peut 25 facilement être mise en oeuvre. BRT0494FR (ES6781 CFR0374)

Claims

REVENDICATIONS1. Capteur de température pour véhicule automobile comprenant : un élément sensible (5) à la température, deux fils électriques (7) présentant chacun une extrémité reliée à l'élément sensible (5) à la température pour acheminer l'information fournie par l'élément sensible (5) à la température à une unité de traitement, caractérisé en ce que ledit capteur comporte en outre un support isolant (11) de l'élément sensible (5) solidarisé à l'élément sensible (5) et comportant pour chaque fil électrique (7) un canal (27) associé de passage.
2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément sensible (5) et le support isolant (11) sont solidarisés par cimentage.
3. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit capteur comporte un moyen de maintien des fils électriques (7) dans les canaux de passage (27) du support isolant (11).
4. Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les fils électriques (7) sont maintenus dans lesdits canaux de passage (27) par cimentage entre les fils électriques (7) et le support isolant (11).
5. Capteur selon l'une des revendications 2 ou 4, caractérisé en ce que le ciment (25) est un ciment adhésif.
6. Capteur selon l'une quelconque des revendications 2, 4 ou 5, caractérisé en ce que le ciment (25) présente un coefficient de dilatation sensiblement égal à celui du support isolant (11).
7. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support isolant (11) est en céramique.
8. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support isolant (11) est ajusté sur le corps dudit capteur.
9. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support isolant (11) présente une forme générale sensiblement cylindrique. BRT0494FR (ES6781 CFR0374)