Brevet FR2686690A1 — publié le 19930730

La présente invention concerne le domaine des capteurs comprenant un plongeur destiné à être placé dans l'alésage d'un support. La présente invention trouve notamment, mais non exclusivement, application dans la fixation d'un plongeur de capteur de pression ou de température sur une tubulure d'admission d'air de moteur de véhicule automobile. On a déjà proposé de nombreux dispositifs de fixation d'un capteur dans l'alésage d'un support associé. On a par exemple proposé, comme représenté sur la figure 1 annexée qui correspond à une vue en coupe selon l'axe du capteur, d'utiliser des étriers 30 à base de lames en acier ressort engagés sur le boîtier 10 du capteur et venant en prise avec des structures 21 en crochet formées sur le support 20. On a également proposé, comme représenté surla figure 2A annexée, selon une vue en coupe passant par l'axe du capteur et sur la figure 2B annexée en plan, d'utiliser des vis 40 engagées dans une bride 11 ou des brides 11 solidaires du boîtier 10 de capteur et engagées dans des alésages taraudés formés sur le support 20. On a de plus proposé, comme représenté sur la figure 3A annexée selon une vue en coupe passant par l'axe du capteur et sur la figure 3B annexée en plan, d'utiliser un anneau élastique 60 ou équivalent venant en prise à la fois avec le boîtier de capteur 10- et le support 20. On a également proposé, comme représenté sur la figure 4 annexée selon une vue en coupe passant par l'axe du capteur, d'utiliser des vis 50 engagées dans une bride 51 indépendante du boîtier 10 du capteur, mais liée à celui-ci, par exemple dans une gorge 12 formée à la base du boîtier. Sur les figures I à 4 précitées, l'alésage du support 20 recevant le plongeur du capteur est référencé 22, tandis que le plongeur correspondant est référencé 13. Les dispositions connues précédemment décrites ne donnent pas totalement satisfaction. La présente invention a pour but principal de perfectionner les systèmes de capteur existants. Un but important de la présente invention est de proposer un système de capteur conçu pour éviter tout jeu, notamment tout jeu axial, par rapport au support associé. Un autre but important de la présente invention est de proposer un système de capteur exempt de vibrations mécaniques. Un autre but important de la présente invention est de standardiser les boîtiers de capteur et leur mode de fixation, malgré l'existence de nombreuses variantes de support. Ces buts sont atteints selon la présente invention grâce à un système de capteur du type comprenant - un boîtier de capteur muni d'un plongeur conçu pour être placé dans un alésage de support, lequel plongeur comporte une gorge, et - une bride adaptée pour être engagée dans la gorge du capteur et pourvue de moyens de fixation sur ledit support, caractérisé par le fait que - la bride comporte une structure de fourche à deux branches élastiques définissant un logement ouvert à bords convergents, destinée à être engagée radialement dans la gorge du plongeur, - l'un au moins de la gorge du plongeur, et de la fourche de la bride possède un chanfrein pour éviter tout jeu entre la bride et le plongeur, et - le boîtier de capteur possède un talon apte à venir reposer sur ledit support en définissant un arc-boutement du boîtier de capteur, lorsque les moyens de fixation de la bride viennent en prise avec le support. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, la hauteur du talon porté par le boîtier de capteur, par rapport à une face d'appui de la bride formée sur la gorge du plongeur et transversale à l'axe de celui-ci, est supérieure à l'épaisseur de ladite bride. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels - la figure 1 précédemment décrite représente une vue schématique en coupe axiale d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de fixation conforme à l'état de la technique, - la figure 2A précédemment décrite représente une vue similaire schématique en coupe axiale d'un dispositif de fixation conforme à un second mode de réalisation de l'état de la technique, tandis que la figure 2B représente le même second mode de réalisation vu en plan, - la figure 3A précédemment décrite représente une vue schématique en coupe axiale d'un dispositif de fixation conforme à un troisième mode de réalisation de l'état de la technique, tandis que la figure 3B également précédemment décrite représente une vue du troisième mode de réalisation en plan, - la figure 4 précédemment décrite représente selon une vue schématique en coupe axiale un dispositif de fixation conforme à un quatrième mode de réalisation de l'état de la technique, - la figure 5 représente une vue schématique en coupe axiale d'un boîtier de capteur conforme à la présente invention, - la figure 6 représente une vue en coupe axiale d'une bride conforme à la présente invention selon le plan de coupe référencé VI-VI sur la figure 7, - la figure 7 représente une vue en plan de la même bride, - la figure 8 représente une vue en coupe axiale du système de capteur conforme à la présente invention, bride assemblée sur le boîtier de capteur, avant positionnement du système sur un support, - la figure 9 représente en vue en coupe axiale le même système de capteur fixé sur un support muni d'un alésage, - la figure 10 représente selon une vue en coupe axiale similaire à la figure 8, un système de capteur conforme à une variante de la présente invention, et - la figure 11 représente une seconde vue en coupe axiale référencée i(I-XI sur la figure 10 du système de capteur conforme à la variante précitée. Le système de capteur conforme à la présente invention comprend essentiellement un boîtier de capteur 100 et une bride 200 conçus pour être fixés sur un support 300. On a représenté sur la figure 5 un exemple de réalisation de boîtier de capteur 100 conforme à la présente invention. Le boîtier 100 peut faire l'objet de nombreux modes de réalisation. Selon la représentation donnée sur la figure 5, le boîtier 100 comprend un carter 110 et un plongeur 120. Le carter 110 peut lui-même faire l'objet d'un grand nombre de variantes. Pour cette raison, la structure du carter 110 représentée sur les figures annexées ne sera pas décrite dans le détail par la suite. On notera simplement que le carter 110 est avantageusement muni de structures 112, sur sa surface interne 111, conçues pour supporter un transducteur électrique, par exemple un transducteur piézo-sensible ou un transducteur thermo-sensible. Par ailleurs, le carter 110 est avantageusement associé à un couvercle, non représenté sur les figures pour simplifier l'illustration, comportant un connecteur électrique lié au transducteur précité. Le couvercle à connecteur est fixé sur le carter 110 par tout moyen approprié, par exemple par collage, soudure aux ultrasons, ou simple encliquetage mécanique. Le plongeur 120 est formé d'un corps dont l'enveloppe externe 122 est symétrique de révolution autour d'un axe 124. Le plongeur 120 fait saillie par rapport à une face principale externe 114 du carter 110. De préférence, l'axe 124 du plongeur 120 s'étend perpendiculairement à cette face 114. Le plongeur 120 est conçu pour être engagé dans un alésage 310 du support 300 comme représenté sur la figure 9. Pour cela, le diamétre externe de la surface 122 du plongeur 120 doit être sensiblement complémentaire, tout en étant légèrement inférieur au diamètre de cet alésage 310. L'axe 312 de l'alésage 310 est de préférence orthogonal à la face externe 302 du support 300. Le plongeur 120 est de préférence muni d'un alésage traversant 126 centré sur t'axe 124. L'alésage traversant 126 relie le volume interne 116 du carter 110 et la face 128 d'extrémité du plongeur 120 orthogonale à l'axe 124. En d'autres termes, l'alésage traversant 126 relie à l'utilisation le volume 116 interne au carter 110 et le volume interne à l'alésage 310 du support. L'alésage 126 permet ainsi de soumettre le transducteur logé dans le carter 110 à l'ambiance du milieu contenu dans le support 300, par exemple à la pression d'un milieu fluide contenu dans le support 300. La géométrie de l'alésage 126 peut faire l'objet de nombreuses variantes. A titre d'exemple selon la figure 5 annexée, l'alésage 126 comprend deux sections tronconiques adjacentes 1260, 1262, pour permettre une réalisation aisée du boîtier 100 par moulage de matière plastique, et plus particulièrement pour permettre la réalisation de l'alésage 126 à l'aide d'une broche associée au moule et coulissant dans le plan de joint de celui-ci. Bien entendu, l'alésage 126 doit être adapté, dans sa géométrie et ses dimensions à la nature du fluide concerné, dont on souhaite mesurer un paramètre. On note à l'examen de la figure 5, que le plongeur 120 est muni sur sa surface externe 122 de deux gorges annulaires 130, 140. La première gorge 130 est destinée à recevoir la bride 200 comme cela sera expliqué plus en détail par la suite. En l'espèce selon la représentation de la figure 5, la gorge 130 est adjacente à la surface externe 114 du carter 110. La gorge 130 est délimitée par - une première surface 131 perpendiculaire à t'axe 124 et coplanaire à la surface externe 114 du carter 110, cette première surface 131 constituant un premier flanc latéral de la gorge 130, - une seconde surface 132 cylindrique de révolution autour de l'axe 124 qui constitue le fond de la gorge 130, et - une troisième surface 133 oblique par rapport à l'axe 124, cette troisième surface constituant le second flanc latéral de la gorge 130. La surface latérale 131 est plane tandis que la surface latérale 133 est tronconique de révolution autour de l'axe 124. Ainsi, les deux surfaces latérales 131, 133, de la gorge 130 divergent en éloignement de l'axe 124. L'inclinaison de la seconde surface latérale 133 par rapport à l'axe 124 est de l'ordre de 115". L'homme de l'art comprendra aisément à l'examen des figures annexées, en particulier à l'examen de la figure 8 que la seconde surface latérale 133 de la gorge 130 forme un chanfrein qui sollicite la bride en appui contre la première surface latérale 131 pour éviter tout jeu axial entre la bride 200 et le boîtier 100. Comme on l'a précisé précédemment selon la figure 5 annexée, la gorge 130 est adjacente à la face externe 114 du boîtier 100. Toutefois, cette disposition n'est pas impérative. On peut en effet prévoir de réaliser la gorge 130 destinée à recevoir la bride 200, à distance de la face externe 114 du boîtier 100. La seconde gorge 140 est réalisée entre la première gorge 130 précitée et l'extrémité libre 128 du plongeur 120 opposée au carter 110. La seconde gorge 140 est destinée à recevoir un joint d'étanchéité 145, par exemple un joint torique comme représenté sur la figure 9, pour assurer l'étanchéité entre l'alésage 310 du support 300 et le plongeur 120. La section droite de la seconde gorge 140 peut faire l'objet de nombreuses variantes, selon la nature et la géométrie du joint 145 utilisé. Les flancs 141, 142, de la seconde gorge 140 peuvent être soit parallèles entre eux et orthogonaux à l'axe 124, soit légèrement divergents en éloignement de cet axe. On notera également à l'examen de la figure 5 que le boîtier 100 est muni d'un talon 150. Ce talon 150 fait saillie sur la même face 114 du carter 110 portant le plongeur 120. Le talon 150 peut faire l'objet de nombreuses variantes. Il peut être formé par exemple d'une barrette rectiligne. Le talon 150 présente une hauteur en saillie HI par rapport à la surface 114 du carter 110. Le role du talon 150 sera explicité plus en détail par la suite. On indique cependant dès à présent que le talon 150 a pour but d'imposer un léger arc-boutement du boîtier 100 lorsque la bride 200 est fixée sur le support 300 pour éviter toute vibration mécanique du boîtier 100, même si celui-ci est largement dissymétrique par l'axe 124 du plongeur 120 comme représenté sur les figures annexées. Pour cela, le talon 150 est formé de préférence sur la zone du boîtier 100, plus précisément de la surface 114, la plus éloignée radialement de l'axe 124. Le boîtier 100 comprenant le carter 110, le plongeur 120 et le talon 150 est réalisé de préférence d'une pièce unique. Le boîtier 100 peut plus précisément être réalisé par moulage de métal ou de matière plastique, par exemple du polyamide 6.6. On va maintenant décrire la structure de la bride 200 conforme à la présente invention représentée sur les figures 6 et 7 annexées. La bride 200 comprend essentiellement une structure 210 en forme de fourche destinée à être ancrée dans la gorge 130 et une structure en anneau 250 destinée à recevoir le moyen de fixation, par exemple des vis. La structure en forme de fourche 210 présente un plan de symétrie qui coïncide avec le plan de coupe VI-VI et qui passe par l'axe 124 du plongeur 120. La fourche 210 comprend ainsi deux branches élastiques 212, 214, définissant un logement ouvert 216 dont les bords 217, 218, convergent en rapprochement du plan de symétrie précité. La surface interne 213, 215 des branches 212, 214 est cylindrique de révolution autour d'un axe 224 qui coïncide à l'utilisation avec l'axe 124 du plongeur. L'ouverture angulaire couverte par les surfaces internes 213, 215 des branches 212, 214, entre les bords 217,218 du logement 216 est supérieure à 1800. Par ailleurs, le rayon des surfaces internes 213, 215 des branches 212, 214 est complémentaire du rayon externe du fond 132 de la gorge 130. En d'autres termes, la distance séparant les bords 217, 218 du logement 216 est inférieure au diamètre du fond de gorge 132. Ainsi, par translation radiale en regard de l'axe 124, la fourche 210 peut être engagée élastiquement dans la gorge 130, par déformation élastique des branches 212, 214 (qui doivent s'écarter temporairement pour permettre aux bords 217, 218 du logement 216 de franchir le diamètre du fond de gorge 132). Et le plongeur 120 est maintenu fermement sur la bride 200 dès que les branches 212, 214 entourent la paroi de la gorge 130 et retrouvent leur position de repos. On notera que pour éviter toute rupture de la fourche 210 lors de l'écartement des branches 212, 214, nécessaire lors de l'engagement de la bride 200 sur la gorge 130, le fond du logement 216 se prolonge vers l'intérieur de la fourche 210 et dans le plan de symétrie, par une fente rectiligne 230 qui débouche elle-même dans un alésage cylindrique 232 centré sur un axe 233 parallèle à l'axe 224 précité. L'alésage 232 présente un diamètre supérieur à la largeur de la fente 230. La structure en anneau 250 est centrée sur le plan de symétrie précitée de la fourche 210. Elle comprend un orifice traversant 252 centré sur un axe 254 parallèle aux axes 224 et 233 précités. De préférence, l'orifice traversant 252 est oblong dans le plan de symétrie qui correspond au plan de coupe VI-VI. Ainsi, l'orifice traversant 252 s'étend radialement par rapport à l'axe 124 du plongeur 120 et permet un réglage de position en cas de tolérance importante entre l'axe 312 de l'alésage 310 formé dans le support 300 pour recevoir le plongeur 120 et l'axe 322 d'un second alésage 320 formé dans le même support 300 et destiné à recevoir une vis engagée dans l'orifice 252. Le cas échéant comme représenté sur la figure 6 annexée, la structure en anneau 250 peut présenter une surépaisseur 256 par rapport à la fourche 210. Toutefois, il est important que la structure en anneau 250 et la fourche 210 aient une face 240 coplanaire destinée à reposer contre la face 302 du support 300. En d'autres termes, la surépaisseur 256 de la structure en anneau 250 doit être formée sur la seconde face 242 de la fourche 210, tournée vers le carter 110 du capteur. Par ailleurs, la distance radiale D représentée sur la figure 6 qui sépare l'axe 224 de ladite surépaisseur 256 de la structure en anneau 250 doit être au moins légèrement supérieure au rayon R d'une partie au moins du carter 110 par rapport à l'axe 124 pour permettre une libre rotation de la bride 200 autour de celui-ci. La bride 200 est de préférence formée d'une pièce unique. Elle peut être réalisée en tout matériau approprié, par exemple par moulage de métal ou de matière plastique, de préférence en polyamide 6.6. L'épaisseur H2 de la fourche 210 considérée parallèlement à t'axe 224 est de préférence inférieure à la hauteur H1 du talon 150. A titre d'exemple non limitatif, on peut prévoir une épaisseur H2 de fourche 210 égale à 3mm et une hauteur H1 de talon 150 égale à 3,1mu. Par ailleurs, la largeur H3 du fond 132 de la gorge 130 est inférieure à l'épaisseur H2 de la fourche 210, tandis que la distance H4 séparant, sur la surface externe 122, les deux flancs latéraux 131, 133, est supérieure à l'épaisseur H2 de la fourche 210. Ainsi, l'homme de l'art comprendra que lorsque la fourche 210 est engagée dans la gorge 230, le chanfrein 133 plaque la surface 242 de la bride 210 contre la face 114 du carter. On évite ainsi tout jeu axial entre la bride 200 et le boîtier 100. Par ailleurs, le talon 150 fait légèrement saillie par rapport à la face 240 de la même bride 200 comme cela est représenté sous la référence d sur la figure 8. Ainsi, lorsque le plongeur 120 est engagé dans l'alésage 310 du support 300, le talon 150 prend appui sur la surface 302 du support avant que la surface 240 de la bride 200 ne soit plaquée étroitement contre la même surface 302 du support 300. De ce fait, lorsqu'une vis engagée dans l'orifice 252 de la structure en anneau 250 est serrée dans l'orifice 320 du support, la sollicitation de la bride 200 contre la surface 302 du support 300 impose en raison de l'appui du talon 150 un arc-boutement du boîtier 100 qui évite toute vibration mécanique ultérieure du boîtier de capteur. Cette disposition est importante lorsque dans un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, le boîtier 100 loge un transducteur piézo-sensible et conçu pour être fixé sur la tubulure d'admission d'air d'un système d'injection pour moteur de véhicule automobile, c'est-à-dire un environnement fortement sujet à vibrations. Comme on l'a indiqué précédemment, la forme oblongue de l'orifice 252 facilite le positionnement du capteur malgré de larges tolérances dans l'entraxe entre les axes 322 et 312. La présente invention permet par ailleurs d'orienter librement le boîtier 100 autour de l'axe 124 du plongeur 120, et permet par conséquent une grande latitude de positionnement. L'invention permet, par conséquent, d'implanter aisément le capteur malgré une place disponible réduite. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. En particulier, comme représenté sur les figures 10 et 11, on peut prévoir de réaliser le chanfrein évitant tout jeu axial entre la bride 200 et le boîtier 100, non pas sous forme du chanfrein 133 sur la gorge 130, mais sous forme d'un chanfrein 244 sur la face 240 de la fourche 210, au niveau des surfaces externes 213, 215, des branches 212, 214 comme représenté sur les figures 10 et 11. Dans ce cas, les deux surfaces latérales 131, 133 de la gorge 130 sont planes, parallèles entre elles et perpendiculaires à l'axe 124 et non pas divergentes. On notera que la présente invention, tout en autorisant une grande latitude d'orientation du carter 110 autour de l'axe 124 permet une fixation ferme, et exempte de vibration, avec un système à coût réduit, pouvant être obtenu par simple moulage de matière plastique. De plus la bride 200 une fois engagée sur la gorge 130 du boîtier 100 est quasi-imperdable. REVENDICATIONS 1. Système de capteur du type comprenant - un boîtier de capteur (100) muni d'un plongeur (120) conçu pour être placé dans un alésage (310) de support (300), lequel plongeur (120) comporte une gorge (130), et - une bride (200) adaptée pour être engagée dans la gorge (130) du capteur et pourvue de moyens de fixation (250) sur ledit support (300), caractérisé par le fait que - la bride (200) comporte une structure de fourche (210) à deux branches élastiques (212, 214) définissant un logement (216) ouvert à bords (217, 218) convergents, destinée à être engagée radialement dans la gorge (130) du plongeur (120), - l'un au moins de la gorge (130) du plongeur (120), et de la fourche (210) de la bride (200) possède un chanfrein (133, 244) pour éviter tout jeu entre la bride (200) et le plongeur (120), et - le boîtier (100) de capteur possède un talon (150) apte à venir reposer sur ledit support (300) en définissant un arc-boutement du boîtier de capteur (100), lorsque les moyens de fixation de la bride (200) viennent en prise avec le support (100). 2. Système de capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la hauteur (H1) du talon (150) porté par le boîtier de capteur (100), par rapport à une face d'appui (131) de la bride (200) formée sur la gorge (130) du plongeur (120) et transversale à l'axe (124) de celui-ci, est supérieure à l'épaisseur (H2) de ladite bride (200). 3. Système de capteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le chanfrein (133) est formé sur la gorge (130) du plongeur (120). 4. Système de capteur selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé par le fait que le chanfrein (244) est formé sur la bride (200). 5. Système selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que le chanfrein (244) est tronconique. 6. Système de capteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la largeur (H3) du fond (132) de la gorge (130) est inférieure à l'épaisseur (H2) de la bride (200) tandis que la distance (H4) séparant les surfaces latérales (131, 133) de la gorge (130) sur la face externe du plongeur (120) est supérieure à l'épaisseur (H2) de la bride (200). 7. Système de capteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le plongeur (120) comprend une seconde gorge (140) destinée à recevoir un joint d'étanchéité (145). 8. Système de capteur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le plongeur (120) est pourvu d'un alésage traversant (126). 9. Système de capteur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'inclinaison du chanfrein (133) par rapport à l'axe (124) du plongeur est de l'ordre de 115". 10. Système de capteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le talon (150) est réalisé sur la zone du boîtier (100) radialement la plus éloignée de l'axe (124) du plongeur (120). 11. Système de capteur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la gorge (130) est adjacente à une face (114) du carter (110) portant le talon (150). 12. Système de capteur selon l'une des revendications I à 10, caractérisé par le fait que la gorge (130) est éloignée de la face (114) du carter (110) portant le talon (150). 13. Système de capteur selon l'une des revendications I à 12, caractérisé par le fait que les deux branches (212, 214) de la fourche (210) possèdent des surfaces internes cylindriques de révolution (213, 215) complémentaires du fond (132) de la gorge (130) et couvrant un angle supérieur à 1800. 14. Système de capteur selon l'une des revendications I à 13, caractérisé par le fait que le fond du logement ouvert (216) se prolonge par une fente (230) qui débouche dans un orifice évasé (232). 15. Système de capteur selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que les moyens de fixation (250) prévu sur la bride (200) comprennent un orifice traversant (252). 16. Système de capteur selon la revendication 15, caractérisé par le fait que l'orifice traversant (252) est oblong. 17. Système de capteur selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait que le boîtier de capteur (100) est formé d'une pièce unique, de préférence par moulage de matière plastique, très préférentiellement de polyamide 6.6. 18. Système de capteur selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé par le fait que la bride (200) est formée d'une pièce unique, de préférence par moulage de matière plastique, très préférentiellement de polyamide 6.6.