Brevet FR2679332A1 — publié le 19930122

La présente invention concerne d'une façon générale les capteurs de température, et notamment un capteur de température d'air extérieur pour véhicule automobile. Il est maintenant fréquent de prévoir dans un véhicule automobile un capteur de température d'air extérieur. L'information recueillie peut être utilisée pour protéger certains organes notamment contre le gel, pour modifier les conditions de fonctionnement du moteur en fonction de la température extérieure, etc..., ou encore simplement pour un thermomètre d'air extérieur. Le capteur de température proprement-dit est classiquement constitué par une thermistance abritée dans une cartouche, cassette ou analogue elle-même fixée sur ou dans un organe extérieur du véhicule (pare-chocs, rétroviseur, etc...). Les fabricants de thermistances préconisent toujours une température maximale au-delà de laquelle la thermistance ne doit pas être exposée sous peine de détérioration ou de modification de sa courbe de réponse en température. Cette température est généralement de l'ordre de 1500C. C'est pourquoi dans la technique antérieure, la thermistance est noyée à l'intérieur de la cassette, cartouche ou autre boîtier en prévoyant dans ce dernier un logement plus grand que la thermistance, en plaçant la thermistance dans ce logement et en y introduisant une matière thermofusible en fusion, qui ensuite durçit. Cette technique, dite du "potting", met en jeu une matière en fusion à une température de l'ordre de 800c, donc parfaitement compatible avec ce qu'est censée supporter la thermistance. Cette technique connue est cependant désavantageuse principalement en ce que la fabrication du capteur est longue est fastidieuse, et accroît donc son coût de revient. En effet le capteur ne devient manipulable qu'après durcissement de la matière. On connaît par ailleurs depuis fort longtemps dans diverses applications la technique du surmoulage. Mais une telle technique ne peut s'employer que pour des objets (inserts) à surmouler capables de résister à la température élevée (généralement de l'ordre de 2000C) mise en jeu. Le premier réflexe du spécialiste est donc de renoncer à cette technique pour surmouler des thermistances, pour la raison évoquée ci-dessus. La Demanderesse est allée à l'encontre de ce préjugé et a déterminé des conditions opératoires particulières qui permettent de monter une thermistance dans un corps réalisé par surmoulage sans aboutir à une détériotation de la thermistance. Ainsi la présente invention concerne un procédé de fabrication d'un capteur de température incorporant dans la masse un élément sensible à la température comportant un corps et des pattes de connexion électrique, ledit élément étant susceptible d'être détérioré par exposition à des températures excessives, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:: - on réalise un premier surmoulage par apport minimal de matière de manière à former autour de l'élément sensible une première zone de matière entourant ledit corps sur une faible épaisseur et à former au moins partiellement autour des pattes une deuxième zone de matière maintenant lesdites pattes espacées l'une de l'autre, et - on réalise un deuxième surmoulage de manière à former autour des première et deuxième zone du premier surmoulage une troisième zone, au moins ladite première zone formant au cours de cette étape une barrière vis-àvis du transfert de chaleur vers l'élément sensible. L'invention concerne également une partie de capteur de température, notamment de capteur de température d'air extérieur pour véhicule automobile, destinée à être incorporée à un capteur de température par surmoulage, caractérisée en ce qu'elle comprend: un élément sensible à la température comprenant un corps et des pattes de connexion électrique s'étendant à partir du corps, un gainage en matière plastique comprenant une première zone entourant ledit corps et une seconde zone de section inférieure à celle de la première zone et entourant au moins partiellement lesdites pattes pour les maintenir espacées l'une de l'autre, ledit gainage étant réalisé par un surmoulage initial et au moins ladite première zone formant au cours de cette étape une barrière vis-à-vis du transfert de chaleur vers l'élément sensible lors du surmoulage subséquent. D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue en élévation verticale partielle d'une partie d'un capteur de température selon l'invention, à un stade intermédiaire de sa fabrication, la figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne II-II d'une partie du capteur, à un deuxième stade intermédiaire de sa fabrication, la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la partie de capteur de la figure 2, la figure 4 est une vue en perspective de la partie de capteur des figures 2 et 3, la figure 5 est une vue en coupe longidutinale médiane du capteur selon l'invention, une fois terminé, la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5, la figure 7 est une vue de face du capteur des figures 5 et 6, et la figure 8 est une vue de dessous du capteur des figures 5 à 7. En référence tout d'abord à la figure 1, un élément capteur de température, en l'espèce une thermistance 10, comporte deux pattes métalliques 12 pour sa connexion avec l'extérieur. On réalise selon la présente invention un premier surmoulage d'une matière plastique appropriée autour de la thermistance, le corps surmoulé étant indiqué en 20. Ce corps comprend au niveau de la thermistance proprement dite une partie essentiellement sphérique 22 qui entoure entièrement la thermistance et présente quatre bossages saillants 24 dirigés selon quatre directions horizontales (par rapport à l'orientation de la figure) perpendiculaires deux à deux. La fonction de ces bossages sera expliquée plus loin. Une autre partie 26 du corps surmoulé entoure étroitement les pattes de connexion 12 et présente un trou 28 correspondant à la présence dans le moule d'une tige destinée à maintenir un espacement correct entre les deux pattes 12. On observe à cet égard que les deux pattes viennent affleurer sur le trou 28. Le corps surmoulé 20 est réalisé en même temps qu'un autre corps surmoulé 30 dans lequel sont partiellement noyés deux éléments métalliques de connexion électrique 50. Ces éléments, disposés dans des plans essentiellement verticaux, sont généralement en forme de "U", avec leurs branches s'étendant horizontalement. Sur les branches inférieures 52 sont respectivement soudées les deux pattes de connexion 12 de la thermistance. Les deux branches supérieures 51 font saillie latéralement par rapport à une partie surélevée 34 du corps 30. Une partie de base cylindrique de faible hauteur 32 sépare le corps 30 du corps 20. On observe ici que, grâce à cette première étape de surmoulage dans laquelle on apporte autour de la thermistance 10 le strict minimum de matière, on peut effectuer le surmoulage sans risque de détérioration de la thermistance. Plus précisément, alors que, pour la thermistance utilisée concrètement par l'inventeur, le fabricant recommandait que celle-ci ne soit pas exposée à une température supérieure à environ 1500C, on a constaté de façon surprenante que ce premier surmoulage, effectué à environ 2100C mais très rapidement et avec peu de matière, ne provoquait aucune détérioration de la thermistance, et en particulier aucune modification de la courbe caractéristique de sa valeur ohmique en fonction de la température. On peut noter à cet égard que, même si ce premier surmoulage peut induire une légère modification de cette courbe caractéristique, cette modification s 'avère provisoire et, pratiquement, la thermistance retrouve sa courbe caractéristique nominale après un certain temps, par exemple quarante-huit heures. Une fois le premier surmoulage effectué, on effectue un deuxième surmoulage autour du corps 20, en laissant le corps 30 inchangé. Ce deuxième surmoulage correspond à la zone de matière indiquée en 40 sur les figures 2, 3 et 4, et la partie résultante du capteur, abritant la thermistance, est de forme générale cylindrique. On observe ici que les bossages 24 réalisés lors du premier surmoulage permettent de centrer le corps 20 dans le moule utilisé pour le second surmoulage, la distance entre les surface extrêmes de deux bossages diamétralement opposés étant sensiblement égale au diamètre du cylindre 40 finalement obtenu. On évite de cette manière que la thermistance ne vienne à trop grande proximité de la surface extérieure du surmoulage 20, 40 qui la contient et qu'elle ne soit détériorée en cas de chocs, usures, ... sur cette surface. Maintenant en référence aux figures 5 à 8, on réalise un troisième surmoulage 60 pour obtenir le capteur sans sa forme finale. Au cours de ce troisième surmoulage, on réalise une superstructure qui vient pour l'essentiel entourer le corps 30 et qui définit une cavité 66 pour un connecteur destiné à la liaison électrique du capteur avec sa circuiterie. Cette cavité, de section transversale ovale, est étagée en une partie extérieure de plus grande section 66a et une partie intérieure de plus petite section 66b. Dans la partie 66b font saillie les branches supérieures 51 des éléments de liaison 50. Un muret médian 69 s'étend verticalement à partir de la paroi supérieure de la partie 66b de la cavité, sur une partie seulement de sa hauteur et essentiellement à mi-chemin entre les branches 51.Ce muret fait office de détrompeur pour éviter une mise en place incorrecte du connecteur associé (non représenté et classique en soi > . I1 participe en outre au guidage de ce connecteur lors de sa mise en place. Un taquet 68 fait saillie vers le haut à partir de la paroi supérieure de la cavité 66, et est apte à coopérer avec un moyen de verrouillage élastique prévu sur le connecteur pour assurer la liaison ferme entre le connecteur et le capteur. Le capteur est conçu selon la présente invention pour être fixé, au niveau d'une partie de base 61 du corps 60 située à la hauteur de la partie intermédiaire 32 réalisée lors du premier surmoulage, dans une ouverture circulaire traversante 102 de diamètre bien défini formée dans une plaque 100. Cette plaque peut par exemple faire partie d'un pare-chocs ou bouclier avant d'un véhicule automobile. Les moyens de fixation que l'on va maintenant décrire sont spécialement conçus pour s'adapter à des variations assez importantes de l'épaisseur de la plaque 100 et, dans une moindre mesure, du diamètre de l'ouverture circulaire 102. Ces moyens de fixation comprennent une pluralité de pattes flexibles 62, en l'espèce au nombre de quatre, qui s'détendent vers le bas à partir de la partie de base 61 du corps 60. Ces pattes sont inscrites dans un contour de révolution d'axe A, A étant l'axe de la partie 20, 40 du capteur abritant la thermistance, en étant séparées par des espaces radiaux verticaux de largeur bien déterminée, espacés angulairement deux à deux de 90 . Elles définissent en outre du côté intérieur un espace libre cylindrique de meme axe A, de diamètre sensiblement plus grand que celui de la partie 20, 40, dans lequel est reçue cette dernière. Chaque patte 62 comprend une partie inférieure d'extrémité libre 62a, une partie intermédiaire 62b et une partie supérieure de liaison avec la base 61 du corps 60. Les parties intermédiaires 62b définissent conjointement un diamètre sensiblement égal à celui de l'ouverture 102 de la plaque 100. Chaque partie inférieure 62a définit un décrochement vers l'extérieur sur une distance radiale bien déterminée par rapport à la partie intermédiaire, et présente un bord en biseau. Typiquement, la longueur radiale du décrochement est égale ou légèrement inférieure à la distance radiale entre la patte 62 et la partie cylindrique centrale 20, 40 du capteur lorsque la patte est au repos. Chaque partie supérieure de liaison 62c présente une section réduite par rapport au reste de la patte, de manière à définir une zone privilégiée de flexion élastique. Le troisième surmoulage définit en outre quatre languettes de compensation de tolérances 64. Ces quatre languettes sont orientées en oblique, vers le bas et vers llextérieur, par rapport à la base du corps 60. Elles sont situées de préférence à l'aplomb des espaces radiaux respectifs entre les quatre pattes 62. Les languettes 64 sont capables de fléchir élastiquement dans des limites déterminées de manière à faire varier la distance verticale entre leur arête extreme inférieure 64a et plan contenant les décrochements entre les parties 62a et 62b des pattes 62. Comme le montre en particulier la figure 8, la largeur de chaque languette 64 en direction circonférentielle est de préférence sensiblement égale à la largeur dans cette même direction de chaque espace entre deux pattes adjacentes 62. Enfin sont définies lors du troisième surmoulage quatre nervures 72 qui s'étendent verticalement à cheval sur la partie de base 61 et sur la partie supérieure 62c des pattes 62. Ces nervures définissent des surfaces inférieures de butée 72a, situées à une distance bien déterminée du plan passant par les décrochements entre les parties 62a et 62b des pattes, et dont la fonction sera décrite plus loin. On va maintenant expliquer la manière de monter le capteur selon l'invention dans l'ouverture 102 de la plaque 100 et son comportement lors de ce montage. Le capteur étant positionné de telle sorte que les pattes 62 soient situées au-dessus de l'ouverture 102, ces pattes sont engagées à force dans l'ouverture. Les deux ailes 70 du corps 60 facilitent l'exercice de cette force par l'opérateur. Au cours de ce mouvement, les pattes 62 fléchissent élastiquement vers l'intérieur et, une fois que les décrochements entre les parties 62a et 62b atteignent l'arête circulaire inférieure de l'ouverture, les pattes tendent à retrouver par rappel élastique leur position de repos et viennent s'accrocher au-dessous de la plaque 100. Dans cette position, les arêtes inférieures 64a des languettes 64 sont venues s'appliquer contre la surface supérieure de la plaque 100 et se sont déformées par flexion élastique dans la région de leur liaison avec la partie de base 61. Elles exercent donc une force qui tend à maintenir la plaque fermement appliquée contre les décrochements des pattes 62. On notera que les languettes 64 permettent d'assurer cette fixation ferme pour une large gamme d'épaisseurs de la plaque 100; concrètement, avec des languettes telles que décrites et représentées, une telle fermeté est obtenue avec une plaque présentant une tolérance en épaisseur pouvant atteindre 0,5 à 1 mm. A titre purement illustratif, la figure 5 illustre dans sa partie gauche le comportement des moyens de fixation avec une plaque 100 ayant une première épaisseur et dans sa partie droite le comportement avec une plaque ayant une seconde épaisseur sensiblement plus importante. On observe qu'à droite, la languette 64 a subi une flexion plus importante, mais à droite comme à gauche, l'arête 64a de la languette exercesur la plaque la force de rappel élastique propre à assurer la fermeté de la fixation. Cette fermeté est particulièrement importante car tout jeu dans cette fixation conduirait à terme, par les vibrations propres à l'environnement d'un véhicule automobile, à une séparation du capteur et de la plaque par phénomènes d'usure et/ou de rupture. Les surfaces de butée 72a prévues sur le corps du capteur permettent d'éviter que, lors de l'engagement à force des pattes 62 dans l'ouverture 102, la déformation des languettes 64 ne vienne excéder leur limite élastique. Plus précisément, la venue en contact de la surface supérieure de la plaque 100 avec les surfaces de butée lors de la mise en place permet d'éviter que la distance verticale entre les arêtes 64a et les points d'ancrage des languettes 64 ne vienne en deçà d'une limite déterminée, afin de limiter leur flexion. On observe qu'à l'état monté, l'extrémité inférieure de la partie 20, 40 abritant la thermistance est située en retrait par rapport au plan des extrémités inférieures des pattes 62. Cette partie est donc particulièrement bien protégée, en particulier lorsque le capteur est monté dans une paroi inférieure d'un parechocs avant de véhicule (avec les extrémités 62a des pattes et la partie 20, 40 tournées vers l'extérieur) et qu'il est donc exposé à de nombreux projectiles (gravillons,...). De façon particulièrement avantageuse, le diamètre extérieur défini par les parties centrales 62b des pattes 62 au repos est légèrement supérieur à la valeur limite maximale que peut prendre l'ouverture 102 de la plaque 100 dans ses tolérances prescrites. De cette manière, quel que soit le diamètre réel de cette ouverture, les pattes 62 vont être légèrement inclinées par rapport à l'axe et à la paroi de l'ouverture, de même que les décrochements entre les parties 62a et 62b vont être légèrement inclinés par rapport à la surface inférieure de la plaque, et l'effet de "coin" résultant, en accroissant les forces de frottement entre le capteur et la plaque, empêcheront d'autant mieux la rotation du capteur dans l'ouverture, autour de l'axe A. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite cidessus et représentée sur les dessins, mais l'homme de l'art saura y apporter toute variante ou modification conforme à son esprit. On notera par ailleurs que les expressions "dessus", "dessous", "horizontal", "vertical" sont à considérer dans un sens relatif, par rapport à l'orientation du capteur telle que représentée sur les figures 1, 2, 3 , 5 et 7. En pratique, le capteur pourra prendre toute orientation dans l'espace. En outre, l'application de l'invention n'est pas limitée aux capteurs à thermistance. On pourra notamment employer à la place de la thermistance une résistance à coefficient de température positif, ou tout autre élément équivalent. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un capteur de température incorporant dans la masse un élément sensible à la température comportant un corps (10) et des pattes (12) de connexion électrique, ledit élément sensible étant susceptible d'être détérioré par exposition à des températures excessives, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:: - on réalise un premier surmoulage par apport minimal de matière de manière à former autour de l'élément sensible une première zone de matière (22) entourant ledit corps sur une faible épaisseur et à former au moins partiellement autour des pattes une deuxième zone de matière (26) maintenant lesdites pattes espacées l'une de l'autre, et - on réalise un deuxième surmoulage de manière à former autour des première et deuxième zone du premier surmoulage une troisième zone (40), au moins ladite première zone formant au cours de cette étape une barrière vis-à-vis du transfert de chaleur vers l'élément sensible. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première zone (22) du premier surmoulage est essentiellement en forme de sphère d'un diamètre légèrement supérieur à la dimension maximale du corps de l'élément sensible. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au cours de la première étape, on forme localement sur la première zone (22) une pluralité de parties saillantes (24) et en ce qu'on utilise ces parties saillantes pour le centrage de l'élément sensible dans le moule utilisé pour le deuxième surmoulage. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites parties saillantes consistent en des bossages (24) équirépartis autour de ladite première zone. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la troisième zone (40) formée lors du deuxième surmoulage présente un contour extérieur essentiellement cylindrique comportant une extrémité libre, au voisinage de laquelle est situé l'élément sensible (10). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on forme également au cours du premier surmoulage un corps surmoulé (30) sur des éléments de connexion électrique (50) préalablement reliés auxdites pattes (12) de l'élément sensible et définissant au moins en partie un connecteur du capteur 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on réalise au cours d'un troisième surmoulage des moyens de fixation (62, 64) du capteur entourant au moins partiellement les première, deuxième et troisième zones (22, 26, 40). 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément sensible est une thermistance (10). 9. Partie de capteur de température, notamment de capteur de température d'air extérieur pour véhicule automobile, destinée à être incorporée à un capteur de température par surmoulage, caractérisée en ce qu'elle comprend: un élément sensible à la température comprenant un corps (10) et des pattes de connexion électrique (12) s'étendant à partir du corps, un gainage en matière plastique (20) comprenant une première zone (22) entourant ledit corps et une deuxième zone (26) de section inférieure à celle de la première zone et entourant au moins partiellement lesdites pattes pour les maintenir espacées l'une de l'autre, ledit gainage étant réalisé par un surmoulage initial et au moins ladite première zone formant au cours de cette étape une barrière vis-à-vis du transfert de chaleur vers l'élément sensible lors du surmoulage subséquent. 10. Partie de capteur selon la revendication 9, caractérisée en ce que ladite première zone (22) comporte localement une pluralité de parties saillantes (24).