Brevet FR2851335A1 — publié le 20040820

La présente invention concerne un dispositif de montage de capteurs de mesure de pression comportant un certain nombre de pièces destinées à recevoir un élément sensible à la pression. Dans un dispositif connu de ce genre destiné à la mesure de pression d'eau, un élément avec membrane céramique comportant un pont de résistances intégré par sérigraphie dans la céramique, est placé dans une embase plastique et maintenu en position par une pièce vissée. S'agissant d'applications o le prix de revient le plus bas 10 possible est recherché, la complexité des outillages et la simplicité du montage des diverses pièces composant le produit final sont de nature à modifier très sensiblement le prix de revient du produit fini. La présente invention a pour but, d'une part, de réaliser de façon économique les pièces nécessaires en simplifiant au maximum 15 les outillages et de diminuer au maximum les pièces, et, d'autre part, de diminuer le temps de montage. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée du dispositif de montage de capteur de pression, dont les éléments constitutifs sont représentés 20 sur les dessins des planches 1 et 2 (figures 1 à 5). L'élément (1) sensible à la pression est réalisé par sérigraphie d'encres spécifiques sur substrat d'alumine, par exemple d'épaisseur 0,4 mm dans la partie constituant une membrane (zone 6, figure 1), les circuits électroniques associés en version CMS (compo25 sant monté en surface) sont placés dans la zone 7 de la figure 1, d'épaisseur environ 6 mm. La conception de ce type d'élément sensible n'entre pas dans le champ de la présente invention. Il est avantageux de disposer d'une embase (2) (figure 3) 30 pour recevoir l'élément sensible de la figure 1 qui vient d'être décrit. Cette embase peut être usinée ou injectée dans un composé métallique ou dans une matière plastique dont les caractéristiques sont compatibles avec les fluides dont on souhaite mesurer la pression. L'embase représentée figure 3 comporte une première gorge (29) destinée à recevoir un joint torique et une seconde gorge (14) qui sera judicieusement utilisée pour l'assemblage de l'élément sensible. Le fait de disposer d'une seule gorge en 14 correspond à un souci de simplifier la fabrication de l'outillage de la pièce qui viendra se clipser dans la gorge; d'autres réalisations entrant dans le champ de la présente invention comprennent un certain nombre d'autres gorges superposées le long de 22 (figure 3). Le montage du capteur sur l'arrivée du fluide dont on veut mesurer la pression se fera par la partie (10), soit par clipsage prévu sur l'embase représentée figure 3, soit également dans le cadre de l'invention par vissage. La pression à mesurer pénètre par le petit trou (29) 10 situé en partie inférieure de l'embase. Il y a en outre avantage à réaliser les pièces 3 (figure 2) et 5 (figure 4) pour permettre l'assemblage et la protection de l'élément sensible 1 (figure 1). La pièce représentée figure 2 a sa partie cylindrique 12 15 qui s'emboite dans la partie cylindrique 21 (pièce 2, figure 3) ; la partie circulaire (12) vient s'appliquer sur l'élément sensible (1) positionné (en 20) par le doigt d'indexage (19). En exerçant une pression sur la pièce (3), le joint torique (4) est comprimé par l'intermédiaire de l'élément sensible 1. La pièce 3 comporte par exemple quatre (4) languettes (11) avec pour chacune d'elle, un ergot (13) avec ou non un pan coupé (25) dans sa partie inférieure, pour faciliter le montage sous la pression exercée sur la pièce (3). Les languettes se déforment par élasticité et - après un 25 certain écrasement du joint qui assure l'étanchéité interne du capteur tout en laissant "flotter" l'élément sensible sur le joint, évitant ainsi des contraintes au niveau de la membrane - les ergots s'encliquettent dans la rainure (14) de la pièce (2). Au cas o l'on disposerait de plusieurs rainures et de plusieurs ergots judicieusement disposés sur chacune des languettes, le principe de montage reste le même. La pression à exercer sur le joint dépend du matériau choisi et de l'étendue de la gamme de pression à mesurer. Exemple des jeux de quelques dixièmes de millimètres ont été prévus judicieu35 sement (26) et (28) entre, d'une part, les ergots et l'embase (3) et, d'autre part, les extrémités (13) des languettes (11) et l'embase (3), ce pour faciliter le montage et s'assurer que le joint ne sera pas bridé par exemple lors de dilatations éventuelles. On peut prévoir dans le cadre de la présente invention, en conservant le même clipsage, une soudure simultanée par ultrasons de la pièce (3) sur la pièce (2), en incorporant une "lèvre" à la base (11) des parties circulaires des languettes ou un collage de la partie de (3) comportant les ergots dans la partie de (2) recevant les ergots voire même un collage de la partie plongeante de la pièce 3 (figure 2) dans l'alésage (21) de la pièce 2 (figure 3). Notons qu'il existe en (15), sur la pièce 3 (figure 2) un guidage (30) des contacts de sortie (non représentés) soudés sur 10 l'élément sensible, vers le capot (5) (figure 4) dont la description suit. A ce stade de la fabrication, le capteur peut être testé sous pression et recevoir le cas échéant son capot de protection. Le capot, avantageusement en plastique (figure 4), assure 15 la protection contre les projections extérieures, la sécurité en cas de surcharges de pression en maintenant les languettes, et le raccordement électrique. Suivant cette forme de réalisation, la partie interne (21) du capot maintient les doigts (11) de la pièce (3) en position, ce qui 20 évite, en cas de surcharge de pression, le déclipsage des pièces (2) et (3), donc la rupture du capteur. Bien qu'actuellement, ce capteur entre dans les exceptions visées dans la directive européenne 97/23 du Parlement Européen du 29 mai 1997, transposée en France par le décret 99-1046 du 25 13 décembre 1999 en vigueur depuis le 30 mai 2002, la conception du capteur de pression objet de la présente invention prévoit avantageusement la limitation des risques de rupture du capteur. Selon l'une des caractéristiques de l'invention, ce capot est monté par emboîtement, par exemple de quatre (4) doigts (23) (figure 4) dans quatre (4) trous (17) existant dans les parties cylindriques (16) de la pièce (3) (figure 2) et dans ce cas les pièces (3) et (4) seront réalisées par exemple en matière plastique. Il est avantageux de prévoir deux diamètres d'emboitage différents pour assurer la fonction de détrompage avec, à chaque 35 pièce d'emboîtement, une entrée conique (repère 22) (figure 4). Une entrée conique dans le connecteur (9) du capot en regard' des sorties (15) (figure 2) facilite le passage des contacts électriques (non représentés) dudit connecteur vers l'extérieur. On peut aussi prévoir un gros grain d'érosion et des tolérances adaptées à un emboîtement par pression du capot (5) sur la pièce (3). En outre, on pourra si nécessaire, selon la force d'extrac5 tion requise au niveau du connecteur, prévoir d'assembler par ultrasons ou par collage au moment de l'assemblage. Le choix des matériaux est déterminé par l'usage qui sera fait du capteur et de son exposition à des attaques extérieures. C'est ainsi que l'on peut prévoir dans le cas de matières plastiques de passer par exemple des polyamides à des polyéthérémides si la tenue aux ultraviolets et à l'ozone est souhaitée ou si une stabilité dimensionnelle (exemple filetage) est requise malgré la mise en contact avec certains fluides chauds. Ce capteur dans sa réalisation de la figure (5) comporte un connecteur moulé avec le capot et il peut être avantageusement remplacé pour certaines applications, par exemple, par des languettes plates ou par un autre type de connecteur également moulé. Les applications visées par l'invention concernent par exemple la mesure de la pression d'eau dans les chaudières à gaz. - 5 REVENDICATIONS 1) Dispositif de montage de capteur de mesure de pression caractérisé par une embase (2) recevant un élément sensible (1) avec joint torique (4) maintenu en position par une pièce cylindrique (3) clipsée sur celle-ci suite à une pression exercée au montage, l'en5 semble étant protégé et maintenu par un capot (5) emboité comportant un passage destiné au raccordement électrique par languettes ou par connecteur (9). 2) Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'embase (2) comporte une partie (10) destinée au montage mé10 canique avec rainure de clipsage ou filetage. 3) Dispositif suivant les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait qu'il comporte une ou n rainures (14) dans la partie cylindrique extérieure (27) destinées à recevoir les ergots (13) des languettes de clipsage (11). 4) Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait qu'il existe une gorge (29) pour joint torique (4) avec une partie interne cylindrique (21) destinée au guidage de l'élément sensible (1) et de la partie cylindrique (12) qui assure le maintien de l'élément sensible (1) et une compression suffisante et non excessive 20 du joint torique (4). 5) Dispositif selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte n languettes (11), de préférence quatre, avec un ou plusieurs ergots (13) assurant le clipsage sur l'embase (2) après que l'effort appliqué sur la pièce (3) transrnise au point (4) par l'élé25 ment sensible (1) permet d'écraser suffisamment le joint torique. 6) Dispositif selon les revendications 1 à 5, caractérisé par l'indexage de l'élément sensible (1) par rapport à la pièce (3) par le doigt (19) se positionnant dans l'évidemenL (20). 7) Dispositif suivant revendications 1 à 6, caractérisé 30 par le fait qu'il comprend n tubes cylindriques (16), de préférence quatre, comportant des trous de diamètres différents pour assurer le détrompage lors du montage du capot (5) et un guidage des contacts de sortie (15) vers les guidages existant également. dans le capot (5) 8) Dispositif selon revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'un capot (5) de protection comportant n doigts (23), de préférence quatre, avec partie conique d'entrée (22), destinés à pénétrer dans les parties cylindriques (16) de l'embase (3) est utilisé. 9) Dispositif selon revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le capot (5) dispose d'un guidage de contacts électriques de sortie avec embase de connecteurs (9). 10) Dispositif selon revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le montage peut être réalisé par clipsage, emboîtement avec ou non la possibilité d'utiliser en sus les techniques de fusion des parties par ultrasons ou de collage. 11) Dispositif selon les revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que les matériaux peuvent être des métaux ou alliages 10 de métaux ou des matériaux composites: résines ou matières plastiques.