Brevet FR2641376A1 — publié le 19900706

Dispositif de mesure permettant de mesurer la masse d'un fluide en écoulement." L'invention part d'un dispositif de mesure. permettant de mesurer la masse d'un fluide en écoule- ment, notamment de mesurer la masse d'air aspiré par un moteur à combustion interne, dispositif comportant un corps de mesure s'étendant transversalement par rapport à la direction d'écoulement, et hors duquel fait saillie l'extrémité libre, comportant au moins une couche dont la résistance varie en fonction de la température, d'un substrat en céramique, dont l'extré- mité libre fixe s'étend dans un plan de séparation en- tre une première moitié de boîtier et une seconde moi- tié de boîtier. On connaît déjà un dispositif de mesure (SAE-Paper Nr 880 560) dans lequel il existe le risque que le substrat en céramique était seulement de quel- ques dixièmes de millimètre et comportant au moins une couche dont la résistance varie en fonction de la tem- p-rature est détruit par suite d'une manipulation ina- déquate du corps de mesure. Ceci peut, par exemple, se produire en le laissant tomber d'une hauteur supérieu- re à environ 60 cm ou bien par suite d'un choc ou en- core par un contact direct involontaire d'un objet ou d'un doigt sur le substrat en céramique. L'invention a pour but d'éviter ces inconvé- nients et prévoit, à cet effet, que l'extrémité fixe du substrat en céramique est collée au moyen d'un ad- hésif à la première moitié de boîtier, tandis que sur cette première moitié de boîtier est prévu un élément de soutien s'étendant dans la direction d'écoulement sous une partie du substrat en céramiqae, et sur le- quel est collée cette partie du substrat en céramique. Le dispositif de mesure conforme à l'inven- tion et comportant les caractéristiques ci-dessus pré- sente, par contre, l'avantage de garantir une sécurité très élevée à la rupture du substrat en céramique, de sorte que, même pour une hauteur de chute d'environ 1,2m ou bien pour des chocs très importants, il n'y a pas de destruction du substrat en céramique. L'élément de soutien augmentant la rigidité du substrat en céra- mique permet une solution simple et économique du pro- blème sans influencer de façon perturbatrice les con- ditions d'écoulement sur la couche dont la résistance varie en fonction de la température. Des compléments avantageux et des améliora- tions du dispositif de mesure défini ci-dessus décou- lent d'autres caractéristiques de l'invention. Il est avantageux de donner à l'élément de soutien une forme de plaque. On obtient ainsi une for- me étroite s'étendant dans l'ajour d'écoulement. Il est particulièrement avantageux que l'é- lément de soutien s'étende sous le substrat en cérami- que dans une mesure telle qu'une fente de séparation s'étendant de l'extrémité libre du substrat en cérami- que en direction de cet élément de soutien soit au moins partiellement recouverte par cet élément de sou- tien. De telles fentes de séparation sont obtenues par sciage dans le substrat en céramique. A la fin de coupe de chaque fente de séparation, il existe le ris- que que de microfissures réduisent la résistance à la rupture. Si l'élément de soutien s'étend jusqu'au- dessous d'une telle fin de coupe d'une fente de sépa- ration, le substrat en céramique est soulagé dans la zone de fin de coupe de la fente de séparation, et le risque de rupture est réduit. Il est également particulièrement avantageux de prévoir au moins sur une des moitiés de boîtier, i0 une traverse de protection s'étendant transversalement par rapport au substrat en céramique dans l'ajour d'é- coulement et ayant une forme étroite dans la direction de l'écoulement. Grâce à cette traverse de protection, un contact involontaire avec un objet ou un doigt peut être évité. Un exemple de réalisation de l'invention est représenté de façon simplifiée par les dessins joints, et est exposé plus en détail dans la description ci- apres: - la figure 1 montre un dispositif de mesure conforme à l'invention, - la figure 2 est une représentation par- tielle à plus grande échelle du dispositif de mesure selon la figure 1. Le dispositif de mesure de la masse d'un fluide en écoulement représenté en figure i peut, no- tamment être utilisé pour mesurer la masse de l'air aspiré par un moteur à combustion interne, et compor- te un corps de mesure 1 qui, en dehors d'autres pièces non représentées plus en détail ici, comporte une pre- mière moitié de boîtier 2 et une deuxième moitié de boîtier 3. La première moitié de boîtier 2 et la se- conde moitié de boîtier 3 sont en forme d'arc et elles délimitent un ajour d'écoulement 4 qui a une section transversale à peu près rectangulaire. Les parois de cet ajour d'écoulement 4 s'étendent dans la direction d'écoulement parallèlement entre elles ou bien en for- me de venturi. En figure 2, la direction d'écoulement est désignée par des flèches. Une autre pièce cons- titutive du dispositif de mesure est un substrat en céramique 7, qui s'étend vers la gauche par une extré- mité fixe 8 dans une encoche réceptrice 9 de la pre- mière moitié de boîtier 2 en un plan de séparation 10 entre les deux moitiés de boîtier 2, 3, et qui, vers la droite, s'étend par son extrémité 11 dans l'ajour d'écoulement 4. Les parois latérales 14, 18 s'étendant hori- zontalement de l'ajour d'écoulement 4 sont respective- ment à peu près pour moitié constituées par les deux moitiés de boîtier 2, 3, la séparation s'effectuant dans le plan de séparation 10 et les tronçons partiels de chaque paroi latérale étant alignés l'un sur l'au- tre. A partir du tronçon partiel 13 de la paroi laté- rale gauche 14 de l'ajour d'écoulement 4, qui est constituée par la première moitié de boîtier 2, un élément de soutien 15 se raccordant directement à l'encoche réceptrice 9, s'étend dans l'ajour d'écoule- ment 4. Cet élément de soutien 15 est avantageusement réalisé directement en tant que partie de la première moitié de boîtier 2 et il s'étend audessous d'une partie du substrat en céramique 7. Au moyen d'un adhé- sif 16, qui est rapporté entre le substrat en cérami- que 7 et l'encoche réceptrice 9 ainsi que l'élément de soutien 15, le substrat en céramique 7 est collé sur la première moitié de boîtier 2. Lors du montage, l'adhésif 16 est également rapporté entre le substrat en céramique et la seconde moitié 3 du boîtier, de sorte que l'extrémité libre 11 du substrat en cérami- que 7 fait saillie, de façon étanche, hors des moitiés de boîtier 2, 3. La fixation du substrat en céramique 7 au moyen de l'adhésif 16 sur la première moitié de boîtier 2 ou bien l'élément de soutien 15, et son étanchement par rapport à la seconde moitié de boîtier 3, assure un montage exempt de contraintes de ce sub- strat en céramique 7, de sorte que des contraintes non souhaitables ne s'appliquent pas sur le substrat en céramique dès son montage. L'élément de soutien 15 est de préférence, réalisé sous la forme d'une plaque min- ce, de façon à éviter d'exercer sur l'écoulement une influence perturbant le résultat de la mesure. L'élé- ment de soutien 15 s'étend dans la direction d'écoule- ment 5 à peu près selon la même largeur que le sub- strat en céramique 7. Comme cela est représenté plus clairement en figure 2, une couche 17 dont la résistance varie en fonction de la température, est rapportée sur la face inférieure du substrat en céramique 7 en dehors du re- couvrement par l'élément de soutien 15, cette couche servant, par exemple, de résistance de mesure. Sur la face supérieure du substrat en céramique 7 et à l'op- posé de la couche 17 dont la résistance varie en fonc- tion de la température, est rapportée une autre couche 19 dont la largeur correspond à peu près à celle de la couche dont la résistance varie en fonction de la tem- pérature, mais qui est plus longue transversalement par rapport à la direction d'écoulement 5 que la cou- che 17 dont la résistance varie en fonction de la tem- pérature, et dont les pistes de raccordement électri- ques revêtent la forme de couches et sont désignées par 20 et 21. De la surface frontale 23 du substrat en céramique 7, part une fente de séparation 24 s'éten- dant transversalement par rapport à la direction d'é- coulement 5, et qui est réalisée, par exemple, par sciage et se termine à une fin de coupe 25, laquelle est, de préférence, recouverte par l'élément de sou- tien 15. Ainsi, le substrat en céramique 7 est soulagé dans la zone de fin de coupe 25 dans laquelle il y a un risque de rupture plus élevé du fait de microfissu- res. Sur la même face du substrat en céramique sur la- quelle est disposée la couche 17 dont la résistance varie en fonction de la température, et séparée de celle-ci par la fente de séparation 24, une couche ré- sistante 26 de compensation de la température est, en outre, rapportée, éventuellement sur le substrat en céramique, cette couche, tout comme la couche 17 dont la résistance varie en fonction de la température, faisant partie d'un montage en pont, dont les autres organes sont logés dans le corps de mesure 1, et sur la fonction desquels il ne sera pas donné plus de pré- cision ici, car ils sont familiers pour le spécialis- te, par exemple par le document SAE-Paper Nr 880 560. Pour assurer une meilleure dissipation de la chaleur des éléments sujets à s'échauffer du système électronique de réglage et du dispositif de mesure, un dispositif de refroidissement 27 en forme de nervure est rapporté sur le corps de mesure 1, ce dispositif permettant la dissipation de la chaleur dans l'air en- vironnant. L'alimentation en énergie à partir d'une source de tension et la transmission du signal de me- sure, s'effectuent par l'intermédiaire d'un connecteur électrique 28 sur le corps de mesure 1. La réalisation protégée de l'élément de sou- tien 15 et le soutien du substrat en céramique 7 par cet élément de soutien 15, assurent une stabilité éle- vée du substrat en céramique en cas de chute ou d'une accélération soudaine par choc, de sorte que pour un substrat en céramique 7 pénétrant sur une longueur d'environ 17 mm dans l'ajour d'écoulement 4, son sou- tien par un élément de soutien 15 s'étendant sur envi- ron 4 mm en dessous du substrat en céramique dans l'a- jour d'écoulement 4, se traduit par la certitude d'une résistance à la rupture lors d'une chute du dispositif de mesure d'une hauteur d'environ 1,2 mètre. Une autre sécurité contre la destruction du substrat en céramique 7 par contact involontaire avec un objet ou un doigt, est assurée par l'adjonction de traverses de protection 30 qui se trouvent à peu près dans le milieu de l'ajour d'écoulement 4 et qui s'é- tendent à partir de chacune des moitiés du boîtier 2, 3 en direction du substrat en céramique 7 et se termi- nent à une distance suffisamment importante de celui- ci. Chaque traverse de protection 30 s'étend dans la direction 5 de l'écoulement et a une configuration étroite, de sorte qu'elle n'influence pas l'écoulement sur la couche 17 dont la résistance varie en fonction de la température. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de mesure permettant de mesu- rer la masse d'un fluide en écoulement, notamment de mesurer la masse d'air aspiré par un moteur à combus- tion interne, dispositif comportant un corps de mesure s'étendant transversalement par rapport à la direction d'écoulement, et hors duquel fait saillie l'extrémité libre, comportant au moins une couche dont la résis- tance varie en fonction de la température, d'un sub- strat en céramique, dont l'extrémité fixe s'étend dans un plan de séparation entre une première moitié de boîtier et une seconde moitié de boîtier, dispositif caractérisé en ce que l'extrémité fixe (8) du substrat en céramique (7) est collée au moyen d'un adhésif (16) à la première moitié de boîtier (2), tandis que sur cette première moitié de boîtier (2) est prévu un élé- ment de soutien (15) s'étendant dans la direction d'é- coulement (5) sous une partie du substrat en céramique (7), et sur lequel est collée cette partie du substrat en céramique (7). 2.- Dispositif de mesure selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'élément de soutien (4) est en forme de plaque. 3.- Dispositif de mesure selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'élément de soutien (15) s'étend dans une mesure telle au-dessous du sub- strat en céramique (7) qu'une fente de séparation (24) s'étendant de l'extrémité libre (11) du substrat en céramique (7) en direction de l'élément de soutien (15) est partiellement recouverte par cet élément de soutien (15). 4.- Dispositif de mesure selon l'une quel- conque des revendications de 1 à 3, caractérisé en ce que les moitiés de boîtier (2, 3) délimitent un ajour d'écoulement (4) s'étendant dans la direction d'écou- lement (5), ajour dans lequel pénètre l'extrémité li- bre (11) du substrat en céramique (7). 5.- Dispositif de mesure selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins sur une des moitiés de boîtier (2, 3) une traverse de pro- tection (30) s'étendant transversalement par rapport au substrat en céramique (7) dans l'ajour d'écoulement (4) et ayant une configuration étroite dans la direc- tion d'écoulement (5).