Brevet FR2698963A1 — publié le 19940610

La présente invention concerne le domaine des capteurs électriques à deux seuils. La présente invention s'applique tout particulièrement aux capteurs électriques sensibles à la température comprenant des moyens de commutation qui changent d'états respectivement lors du franchissement de plusieurs seuils de température. De tels capteurs sont utilisés par exemple pour la surveillance de la température du circuit de refroidissement de moteurs de véhicules automobiles. Toutefois, bien que l'application à la détection de température soit considérée comme préférentielle, l'invention n'est pas limitée à ce domaine d'utilisation et s'étend par exemple également à la surveillance de pression. On a déjà proposé de nombreux capteurs électriques à seuils multiples. Sur ce point, on peut se référer par exemple aux documents EP-A-333571, FR-A-2597257, US-A-4041360, US-A4325047 et US-A-4647739. La présente invention a maintenant pour but de perfectionner les capteurs électriques à seuils multiples existants.. Dans le cadre de la présente invention, ce but est atteint grâce à un capteur électrique comprenant un boîtier qui loge - un premier élément sensible à un premier seuil d'un phénomène physique à surveiller, - un premier poussoir entraîné à translation selon son axe, par le premier élément, lors de la détection du premier seuil, - un second élément sensible à un second seuil du phénomène physique à surveiller, - un second poussoir alésé placé autour du premier poussoir et entraîné à translation selon son axe par le second élément lors de la détection du second seuil, - une première lame élastique placée en regard du premier poussoir, et - une seconde lame élastique comprenant un orifice de passage du premier poussoir, placée en regard du second poussoir, laquelle seconde lame est inclinée angulairement par rapport à la première lame autour de l'axe de translation des poussoirs. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, le premier et le second éléments sont formés de rondelles cloquantes sensibles à la température. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, la seconde rondelle cloquante est sensiblement parallèle et adjacente à la premiere rondelle et comporte un orifice central servant de passage au premier poussoir. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, le capteur comprend en outre un support de contact électrique fixe placé respectivement en regard de chaque extrémité libre de la première et de la seconde lames élastiques. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, chaque lame élastique comprend une pince de réception d'une broche. 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 représente une vue schématique en perspective éclatée d'un capteur conforme à la présente invention, - la figure 2 représente une vue de dessus du même capteur, - les figures 3, 4, 5 et 6 représentent des vues en coupe axiale longitudinale du même capteur, respectivement selon les plans de coupe référencés III-III, IV-IV, V-V et VI-VI sur la figure 2, - la figure 7 représente une vue en coupe transversale du même capteur selon le plan de coupe référencé VII-VII sur la figure 5, et - les figures 8, 9 et 10 représentent respectivement, en perspective, le support de contact fixe et les lames élastiques intégrés dans le dispositif conforme à la présente invention. Le capteur conforme à la présente invention représenté sur les figures annexées comprend neuf pièces un boîtier 100, un support 200, une première rondelle 300, une seconde rondelle 400, un premier poussoir 500, un second poussoir 600, et trois lames référencées respectivement 700, 800 et 900. Le boîtier 100 a la forme générale d'une cuvette cylindrique centrée sur un axe 102. Le boîtier 100 peut être réalisé en tout matériau classique approprié. De préférence, il est réalisé en un matériau bon conducteur thermique. Le boîtier 100 est réalisé avantageusement en tôle d'acier galvanisé. Comme représenté sur les figures annexées, notamment sur les figures 3 à 6, le fond 104 du boîtier 100, qui est transversal à l'axe 102, est de préférence étagé. Plus précisément, selon le mode de réalisation particulier représenté sur les figures annexées, le fond 104 du boîtier 100 définit une creusure centrale 106 centrée sur l'axe 102, suivie, vers l'intérieur du boîtier 100, de deux épaulements 108, 110. Le premier épaulement 108 qui entoure la creusure 106 a la forme générale d'une couronne transversale à l'axe 102. Cet épaulement 108 sert d'appui à la périphérie extérieure de la première rondelle 300. Le second épaulement 110 a également la forme générale d'une couronne centrée sur l'axe 102 et transversale à celui-ci. L'épaulement 110 présente un diamètre supérieur au premier épaulement 108. Il sert d'appui à la périphérie extérieure de la seconde rondelle 400. Par ailleurs, la creusure 106 permet les déformations, par cloquage, des rondelles 300, 400, en fonction de la température. Au niveau de son contour d'ouverture, le boîtier 100 possède de préférence une bride 112 transversale à l'axe 102 solidaire d'une colerette cylindrique 114 adaptée pour être sertie sur le support 200. Le support 200 a pour fonction principale de supporter les lames 700, 800 et 900 et de guider à translation selon l'axe 102, les deux poussoirs 500, 600. Le support 200 peut être réalisé à base de tout matériau approprié. Il est de préférence réalisé en matériau électriquement isolant, ce qui évite de prévoir une isolation électrique spécifique entre les diverses lames 700, 800 et 900. A titre d'exemple non limitatif, le support 200 peut ainsi être réalisé par moulage de matière plastique, chargé le cas échéant de verre. Selon le mode de réalisation particulier représenté sur les figures annexées, le boîtier 200 comprend un disque 210 qui porte un étrier 230 lui-même solidaire d'un fourreau 240. Le disque 210 est plan et centré sur l'axe 102. Sa surface périphérique extérieure 212 est de préférence tronconique, effilée vers l'extérieur du boîtier 100. Son plus grand diamètre est de préférence sensiblement égal à celui de la bride 112. Ainsi, comme on le voit sur les figures 3 à 6 notamment, le disque 210 repose, après assemblage, sur la bride 112 et est immobilisé sur le boîtier par sertissage de la collerette 114. De préférence, le disque 210 comprend trois découpes 217, 218, 219, traversant son épaisseur et débouchant sur sa périphérie extérieure 212. Les découpes 217, 218 et 219 sont de préférence équi-réparties à 1200 autour de l'axe 102. Comme on le comprendra à la lecture de la description qui va suivre, les découpes 217, 218 et 219 sont conçues pour recevoir des extrémités des lames 700, 800 et 900 respectivement conformées en pince de réception de broche. Par ailleurs, selon un mode de réalisation avantageux, les lames 700, 800 et 900 dont la structure sera précisée par la suite, sont fixées sur le disque 210, par bouterollage. A cet effet, on distingue sur les figures annexées, trois tétons disposés en saillie sur la surface externe 214, du disque 210, respectivement autour de chaque découpe 217, 218 et 219. Ces tétons portent la référence générale 220. L'étrier 230 se raccorde sur la surface interne 215 du disque 210, transversale à l'axe 102. L'étrier 230 a la forme générale d'un U comprenant deux branches 232, 234 et une âme 236. Les deux branches 232, 234 sont généralement parallèles entre elles et parallèles à l'axe 102, ainsi que diamétralement opposées par rapport à celui-ci. L'âme 236 s'étend transversalement à l'axe 102 et relie les extrémités libres des branches 232, 234 opposées au disque 210. L'âme 236 supporte, en son centre, le fourreau 240. Celui-ci est centré sur l'axe 102. Les rondelles 300 et 400 sont de préférence des rondelles cloquantes bi-métalliques sensibles à la température. En d'autres termes, les rondelles 300 et 400 sont formées avantageusement de rondelles présentant au repos une forme générale de calottes sphériques dont la concavité est susceptible d'être inversée, par cloquage, lors du franchissement d'une température. A titre d'exemple non limitatif, les rondelles cloquantes 300 et 400 peuvent être formées de rondelles de type Truflex P675R ou encore de type R80/1,9-R20 commercialisées par la Société IMPHY. De façon connue en soi, les deux rondelles 300 et 400 sont adaptées pour changer d'état lors du franchissement de seuils de températeure différents. Les deux rondelles 300 et 400 sont coaxiales et centrées sur l'axe 102. Elles s'étendent sensiblement transversalement à cet axe 102. La première rondelle 300 repose contre l'épaulement 108 du fond de boîtier 100. La seconde rondelle 400 présente un diamètre externe supérieur à celui de la première rondelle 300. Elle repose contre le second épaulement 110 du fond de boîtier 100. A basse température, en dessous des deux seuils à détecter, les rondelles 300 et 400 ont leur convexité dirigée vers l'intérieur du boîtier 100. En d'autres termes, à basse température, les deux rondelles cloquantes 300 et 400 ont leur concavité dirigée vers le fond 104 du boîtier. On notera à l'examen des figures annexées, que la première rondelle 300 est formée d'un disque plein. En variante, cependant la rondelle 300 peut être munie d'un trou central, par exemple à fin de centrage. En revanche, la seconde rondelle 400 comprend un orifice central 402. L'orifice central 402 possède un diamètre supérieur à celui du premier poussoir 500. Le premier poussoir 500 est formé d'un cylindre centré sur l'axe 102. Le poussoir 500 est formé de préférence d'un matériau électriquement isolant tel que par exemple par moulage de matière plastique. Il est intercalé entre le centre de la première rondelle cloquante 300 et la première lame élastique 800 associée. Ainsi, le poussoir 500 est sollicité élastiquement, par la lame 800, en appui contre la première rondelle cloquante 300. Le second poussoir 600 est formé d'un manchon cylindrique engagé sur la périphérie extérieure du premier poussoir 500. Le poussoir 600 est donc également centré sur l'axe 102. Le second poussoir 600 est également de préférence réalisé en matériau électriquement isolant, tel que par exemple par moulage en matière plastique. Le second poussoir 600 possède un diamètre extérieur complémentaire du diamètre interne du fourreau 240. Ainsi, le second poussoir 600 est guidé à translation selon l'axe 102 par le fourreau 240. Par ailleurs, le poussoir 600 possède un diamètre interne complémentaire du diamètre externe du premier poussoir 500. Ainsi, le premier poussoir 500 est guidé à translation selon l'axe 102 par le second poussoir 600. Le second poussoir 600 possède une longueur inférieure à celle du premier poussoir 500. Le second poussoir 600 repose sur la seconde lame cloquante 400 autour de l'orifice central 402. Le second poussoir 600 est ainsi intercalé entre la seconde rondelle cloquante 400 et la seconde lame élastique 900. Là encore, le second poussoir 600 est ainsi sollicité élastiquement contre la rondelle cloquante 400 par la lame élastique 900. Les lames 700, 800 et 900 sont réalisées en matériau électriquement conducteur. Elles sont avantageusement réalisées par découpe et pliage d'un feuillard métallique, par exemple en laiton. Selon le mode de réalisation particulier représenté sur les figures annexées, les trois lames 700, 800 et 900 comprennent chacune, au niveau de leur extrémité fixée sur le disque 210 de support, trois ailes 710, 712, 714, 810, 812, 814 et 910, 912, 914. Ces ailes 710, 712, 714, 810, 812, 814 et 910, 912, 914 s'étendent toutes sensiblement parallèlement à l'axe 102. Par ailleurs, elles sont orthogonales deux à deux et disposées par conséquent en U, vues dans un plan transversal à l'axe 102. Les ailes 710, 712, 714, 810, 812, 814 et 910, 912, 914 sont généralement planes. Elles sont reliées deux à deux, au niveau de leur base la plus interne, par des zones de liaison 711, 713, 811, 813, 911, 913, en forme de quart de cylindre. Ainsi, les trois ailes 710, 712, 714, 810, 812, 814 et 910, 912, 914 des trois lames 700, 800 et 900 forment des pinces adaptées pour recevoir des broches complémentaires de connexion, par exemple de section cylindrique ou équivalente. Les pinces ainsi formées de trois ailes, pour chaque lame 700, 800 et 900 sont placées dans les découpes 217, 218 et 219 respectivement du disque support 210. Chacune des ailes 710, 712, 714, 810, 812, 814 et 910, 912, 914 se prolonge, sur la surface extérieure 214 du disque support 210 par un oeillet 715, 716, 717, 815, 816, 817, 915, 916, 917 engagé respectivement sur un téton 220. Ainsi, comme indiqué précédemment, les lames 700, 800 et 900 sont immobilisées sur le support 200 par bouterollage des tétons 220 dans l'un des oeillets 715, 716, 717, 815, 816, 817 et 915, 916, 917 respectivement. La lame principale 700 représentée sur la figure 8 sert de support de contact fixe. A cette fin, l'aile centrale 710 se prolonge, vers l'intérieur du boîtier 100, par une zone incurvée en U 720 qui porte, à l'opposé de la lame 710, une fourche 730. La fourche 730 comprend une âme 732 et deux ailes 734, 736. L'âme 732 se raccorde sur la zone incurvée 720. Elle s'étend perpendiculairement à l'axe 102, dans une direction générale périphérique autour de l'axe 102, comme cela est visible notamment sur la figure 7. Les deux branches 734, 736 placées respectivement sur les extrémités de l'âme 732 convergent en direction de l'axe 102. Ces deux branches 734, 736 sont placées respectivement en regard des extrémités libres des lames élastiques 800 et 900. De préférence, les branches 734 et 736 sont pourvues de grains de contact 735, 737. De tels grains de contact peuvent être formés par exemple à base d'un alliage d'argent et de cuivre. Ils sont destinés à améliorer l'effet de commutation entre la lame fixe 700 et les lames élastiques 800, 900 respectivement. Les grains de contact 735 et 737 peuvent être fixés par tout moyen approprié sur les branches 734, 736, par exemple par bouterollage ou sertis sage dans des alésages traversants 739, 740 formés respectivement dans les branches 734, 736. Comme on le voit sur la figure 9, l'aile centrale 810 de la lame élastique 800 se prolonge avantageusement, vers l'intérieur du boîtier 100, par une zone incurvée 820, généralement en U qui supporte elle-même une poutre élastique 830 s'étendant sensiblement perpendiculairement à l'axe 102, radialement par rapport à celui-ci en regard de l'extrémité du poussoir 500. La poutre 830 repose, sensiblement à mi-longueur, sur l'extrémité libre du poussoir 500. De préférence, la poutre 830 possède une largeur sensiblement égale à celle de l'aile 810. Toutefois, pour améliorer l'élasticité de la poutre 830, celle-ci est pourvue de préférence, entre la zone incurvée en U 820 et sa zone 840 d'appui sur le poussoir 500, de rétrécissements latéraux 850, 852. Par ailleurs, le profil général de la poutre 830 est adapté de sorte que, tout en reposant contre le poussoir 500, son extrémité libre 870 soit placée en regard de l'une des branches de la lame fixe 700, soit en l'espèce la branche 734, plus précisément en regard du grain de contact correspondant 735. En outre, de préférence, l'extrémité libre 870 de la lame élastique 800 est elle-même munie d'un grain de contact associé 860. De façon similaire, l'aile centrale 910 de la seconde lame élastique 900 se prolonge, comme représenté sur la figure 10, par une zone incurvée 920 généralement en U, qui porte elle-même une poutre élastique 930. La poutre 930 s'étend généralement perpendiculairement à l'axe 102 et radialement par rapport à celui-ci. Elle est inclinée par rapport à la poutre 830 autour de l'axe 102. Selon la représentation donnée sur les figures annexées, l'inclinaison entre les poutres 830 et 930 par rapport à l'axe 102 est de l'orde de 1200. La poutre 930 possède un alésage traversant 940 de diamètre complémentaire du premier poussoir 500 et recevant celui-ci. Ainsi, le premier poussoir 500 est libre de translation selon l'axe 102 par rapport à la lame 900. A ce niveau, la lame élastique 900 repose sur l'extrémité libre du second poussoir 600. De préférence, comme cela est représenté sur la figure 10, la poutre 930 possède plus précisément, deux incurvations 942, 944, en forme de secteur hémicylindrique, centrées sur un axe transversal à l'axe 102, et situées respectivement de part et d'autre de l'alésage 940. Les convexités de ces deux incurvations 942, 944 sont dirigées vers l'extrémité libre du second poussoir 600 et repose sur celle-ci. De préférence, la poutre 930 possède une largeur sensiblement égale à la largeur de l'aile 910. Toutefois, pour améliorer l'élasticité de la poutre 930, celle-ci est munie entre la zone incurvée 920 et la zone d'appui sur le poussoir 600, de rétrécissements latéraux 950, 952. L'extrémité libre 970 de la lame élastique 900 est située en regard de la seconde branche du contact fixe, à savoir la branche 736. Plus précisément, l'extrémité libre 970 de la lame élastique 900 est placée en regard du grain de contact 737. Par ailleurs, de façon avantageuse, comme représenté sur les figures annexées, l'extrémité libre 970 de la lame élastique 900 est également pourvue d'un grain de contact 960. Les grains de contact 860 et 960 sont de préférence réalisés dans le même matériau que les grains 735, 737 précités et fixés de la même façon sur les extrémités libres respectives 870 et 970 des lames 800 et 900. Plus précisément encore, les profils des poutres 830 et 930 sont adaptés de sorte que les extrémités libres 870, 970 soient placées sur le côté des grains 735, 737 opposé aux rondelles cloquantes 300 et 400. En outre, le profil des poutres 830 et 930 est adapté de telle sorte que, au repos, c'est-à-dire lorsque les rondelles cloquantes 300 et 400 ont leur convexité dirigée vers l'intérieur du boîtier, les grains de contact 860, 960 portés respectivement par les extrémités libres 870 et 970 des lames 800 et 900, soient éloignées respectivement des grains de contact 735 et 737 associés. Dans ces conditions, le capteur représenté sur les figures annexées travaillent à la fermeture lors du franchissement des seuils de température à la hausse. Plus précisément, la première lame élastique 800 vient reposer contre le grain 735 lors du cloquage de la première rondelle 300, soit lors du franchissement à la hausse du premier seuil de température. De façon similaire, la seconde lame élastique 900 vient reposer contre le second grain 737 lors du cloquage de la seconde lame 400, soit lors du franchissement à la hausse du second seuil de température. La manoeuvre du dispositif est inversée lors du franchissement des seuils de température à la baisse. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à cette disposition particulière. En d'autres termes, le dispositif représenté sur les figures annexées, peut aisément être adapté pour présenter un fonctionnement à l'ouverture, et non point à la fermeture, lors du franchissement des seuils de température à la hausse. Pour cela, il suffit qu'à basse température les lames élastiques 800 et 900 reposent contre les grains 735 et 737, et soient au contraire séparées de ceux-ci au-dessus des seuils de température respectifs. Le boîtier 100 du capteur représenté sur les figures annexées peut par ailleurs lui-même être intégré dans un boîtier d'habillage adapté à toute application particulière et fixé sur un support environnant, par exemple un carter de véhicule automobile, par tout moyen approprié, par exemple à l'aide d'agrafes métalliques, de montage à baïonnette, de prise filetée, ou de languettes d'encliquetage. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. En particulier, selon le mode de réalisation représenté sur les figures annexées, les deux lames élastiques 800, 900 ont leur poutre 830, 930 inclinée respectivement d'environ 1200 par rapport à l'axe central 102. Toutefois, une inclinaison différente des deux poutres 830, 930 pourrait être retenue. On appréciera à l'examen des figures annexées que la structure proposée dans le cadre de la présente invention conduit à un capteur compact. REVENDICATIONS 1. Capteur électrique comprenant un boîtier qui loge - un premier élément (300) sensible à un premier seuil d'un phénomène physique à surveiller, - un premier poussoir (500) entraîné à translation selon son axe (102) par le premier élément (300) lors de la détection du premier seuil, - un second élément (400) sensible à un second seuil du phénomène physique à surveiller, - un second poussoir (600) alésé, placé autour du premier poussoir (500) et entraîné à translation selon son axe (102) par le second élément (400) lors de la détection du second seuil, - une première lame élastique (800) placée en regard du premier poussoir (500), et - une seconde lame élastique (900) comprenant un orifice (940) recevant libre de déplacement le premier poussoir (500), placée en regard du second poussoir (600), laquelle seconde lame (900) est inclinée angulairement par rapport à la première lame (800) autour de l'axe de translation (102) des poussoirs (500, 600). 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le premier et le second éléments (300, 400) sont formés de rondelles cloquantes sensibles à la température. 3. Capteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le premier élément (300) est formé d'une rondelle cloquante pleine, tandis que le second élément (400) est formé d'une rondelle cloquante pourvue d'un orifice central autorisant un libre passage du premier poussoir (500). 4. Capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le premier et le deuxième éléments (300, 400) sont formés de transducteurs sensibles à la pression. 5. Capteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un support de contact électrique fixe (700) placé respectivement en regard des extrémités libres (870, 970) des lames élastiques (800, 900). 6. Capteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que chaque lame (700, 800, 900) définit une pince de réception d'une broche de connexion. 7. Capteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que chaque pince est formée de trois ailes (710, 712, 714, 810, 812, 814, 910, 912, 914) respectivement orthogonales deux à deux. 8. Capteur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que chaque lame (700, 800, 900) est fixée sur le boîtier (100, 200) par bouterollage. 9. Capteur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le boîtier (100) comprend un fond (104) définissant deux épaulements (108, 100) étagés axialement servant respectivement d'appui à des rondelles cloquantes (300, 400). 10. Capteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il possède en outre un support (200) possédant un fourreau (240) qui sert de guidage au poussoir alésé (600), lequel sert lui-même de guidage au premier poussoir (500). 11. Capteur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que les deux lames élastiques (800, 900) constituent, en combinaison avec des contacts fixes (735, 737) placés en regard, des contacts travaillant à la fermeture lors d'un franchissement à la hausse d'un seuil de température respectif. 12. Capteur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que l'inclinaison relative entre les deux lames élastiques (800, 900), autour de l'axe de translation des poussoirs (500, 600) est de l'ordre de 1200. 13. Capteur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que le boîtier (100) est luimême logé dans un boîtier d'habillage fixé sur un support environnant. 14. Capteur selon la revendication 13, caractérisé par le fait que le support d'habillage est fixé sur le support environnant à l'aide d'un moyen choisi dans le groupe comprenant une agrafe métallique, un montage à baïonnette, une prise filetée, ou un ensemble d'encliquetage.