Brevet FR2860075A1 — publié le 20050325

L'invention concerne un capteur pour véhicule. Typiquement, il s'agira d'un capteur de cliquetis, pour moteur de véhicule automobile. Plus généralement, les capteurs concernés sont ceux aptes à capter des données de pression et de déformation prévues pour être transmises vers une unité extérieure de traitement, telle qu'un calculateur embarqué sur véhicule, par exemple pour prendre en considération les aspects de cliquetis précités. Dans le domaine, est déjà connu un capteur comprenant un élément piézoélectrique, une masse sismique en contact avec l'élément piézoélectrique pour une transmission entre eux des données captées et (au moins) un premier et un deuxième éléments de contact électrique, en contact électrique avec l'élément piézoélectrique, pour relier le capteur à ladite unité extérieure de traitement des données captées. Compte tenu de l'évolution des marchés et des techniques dans le domaine des véhicules, en particulier dans l'automobile, le problème du coût des capteurs est récurrent. En outre, compte tenu de la manière dont sont réalisés les capteurs actuels (on peut voir à cet égard en particulier la figure 2), il faut prévoir un centrage précis des différentes pièces du capteur à associer, et en particulier un alignement avec une coaxialité précise. Par ailleurs, il existe, compte tenu des pièces présentes dans les capteurs typiques actuels tels que celui des figures 1 et 2, des risques potentiels de court-circuit, ou du moins d'interférences électriques risquant de fournir des données erronées et/ou d'endommager le capteur. Pour apporter une réponse à certains au moins des problèmes évoqués cidessus, dans le but de fournir un capteur performant, fiable, d'un coût maîtrisé et qui soit d'une fabrication a priori plus aisée, l'invention prévoit que la masse sismique et le premier élément de contact électrique (c'est-à-dire l'un de ces éléments) définissent ensemble une pièce unitaire. Ainsi le nombre des pièces concernées pour l'assemblage du capteur sera réduit; au moins une pièce de moins sera à prendre en compte lors du centrage des pièces (en particulier au moment de leur surmoulage) et cette solution va dans le sens de la réduction des problèmes électriques potentiels. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore de la description détaillée qui suit, faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement 35 à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un capteur actuel équipé d'un élément piézoélectrique, - la figure 2 est une vue en coupe verticale médiane, selon la coupe II- II de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe verticale médiane identique à celle de la figure 2, mais en référence à un capteur conforme à l'invention, - la figure 4 montre en vue perspective agrandie la solution à broche de contact soudée sur la masse sismique illustrée sur la figure 3, - la figure 5 est une vue générale en perspective d'un capteur conforme à l'invention, tel que celui illustré sur la figure 3, - et les figures 6 et 7 sont deux vues en perspective d'alternatives de réalisation conformes à l'invention, montrant une des solutions "unitaires" par assemblage soudé entre une masse sismique annulaire et un premier élément de contact également annulaire (figure 6), tandis que sur la figure 7 c'est une solution assemblée à force entre la masse sismique annulaire et le premier élément de contact électrique également annulaire qui est représentée. Sur les figures 1 et 2 est donc illustrée une solution de l'art antérieur montrant un capteur de type piézoélectrique adapté pour capter des données de pression ou de déformation sur une pièce (non représentée) contre laquelle ou en liaison avec laquelle il est disposé pour que ces données puissent lui être transmises et prises en compte de façon la plus exacte possible. Le capteur 1 illustré comprend un élément piézoélectrique 3 interposé, et en contact électrique, avec un premier élément de contact électrique 5 et un deuxième élément de contact électrique 7, électriquement conducteurs. Les deux éléments de contact électrique 5 et 7 sont chacun pourvus d'une patte saillante, respectivement 5a, 7a définissant chacune une broche de liaison électrique (voir la broche 15 de la figure 2), en liaison si nécessaire avec une patte complémentaire telle que la patte de connexion 5b sur la figure 2 qui a été soudée sur le plat de la patte 5a, après réalisation de la pile d'éléments de la figure 1 et avant enrobage de l'ensemble de ces pièces par la matière d'enrobage (typiquement une matière plastique isolante) repérée 9 sur la figure 2. En contact "mécanique" avec l'élément piézoélectrique 3, on trouve également une masse sismique 11 séparée de l'élément piézoélectrique 3 par le premier élément de contact électrique 5, ainsi que par un anneau électriquement isolant 13 interposé entre la masse sismique 11 (typiquement en une matière électriquement conductrice) et le premier élément de contact conducteur 5. Un deuxième élément électriquement isolant (anneau) 17 est interposé entre le deuxième élément de contact électrique 7 et l'embase 19 sur et autour de laquelle sont disposées les pièces précitées 3, 5, 7, 11, 13 et 17, l'embase 19 étant typiquement en matière électriquement conductrice. Sur un tel capteur connu, les pièces citées ci-dessus sont typiquement des pièces annulaires empilées les unes au-dessus des autres, dans l'ordre 17-7-3-5-13-11, suivant une disposition concentrique autour d'une partie 19a dressée en forme de fût qui surmonte une partie inférieure élargie 19b de l'embase centrale 19 et sur laquelle repose ladite pile de pièces, par l'intermédiaire de son deuxième anneau inférieur isolant 17. Pour bien maintenir ensemble, avec les contacts mécaniques (transmission des pressions et/ou des déformations captées) et électriques appropriés, la pile des pièces précitées, reposant donc sur la partie élargie 19b de l'embase, est serrée par un écrou 21 vissé sur une partie fileté de la partie supérieure 19a de l'embase et qui vient porter sur la face supérieure de la masse sismique 11. La pile des anneaux 3, 5, 7, 11, 13, 17 est ainsi disposée concentriquement suivant l'axe 23 le long duquel se dresse l'embase, et en particulier son fût 19a, l'écrou 21 permettant donc de serrer axialement la pile de pièces entre lui et la partie élargie 19b. On aura également compris que la présence des pièces électriquement isolantes 13 et 17 dépend de la nature électriquement conductrice ou non des pièces complémentaires entre lesquelles sont disposés ces éléments isolants, chaque fois que nécessaire. Une fois placée sur l'embase 19 et maintenue ensemble, par exemple par l'écrou 21, la pile des pièces illustrée sur la figure 1 est donc enrobée au sein d'une matière d'enrobage 9 qui définit latéralement et localement un embout de connexion 9a (voir figure 2) au sein duquel une ouverture 9b permet un accès par broches connectables sur les broches de sortie du capteur (telles que la broche 15), assurant ainsi une transmission des données vers une unité de traitement associée, schématisée en 25 sur la figure 2. Sur la figure 3, on voit donc une solution perfectionnée conforme à l'invention. On retrouver l'embase 19, avec ses parties 19a et 19b et son axe central 23. Le capteur 10, apte à capter les mêmes données de pression de déformation (tels que les cliquetis) que celui de la figure 2 comprend encore basiquement et essentiellement les mêmes pièces que précédemment, à savoir une masse sismique 110 en contact avec un élément piézoélectrique 30, ainsi qu'un premier et un deuxième éléments de contact électrique, respectivement 50 et 70. Pour conserver une méthode possible de réalisation fondée sur celles des figures 1 et 2, les pièces 30, 70,110 sont des anneaux empilés concentriquement autour du fût 19a, avec l'élément piézoélectrique 30 interposé entre la masse sismique 110 (au- dessus) et le deuxième élément de contact électrique (en dessous) 70 qui repose sur l'embase conductrice 19, avec interposition entre eux d'une fine couche électriquement isolante 170. On notera que ces pièces n'ont de contact avec l'embase 19 que par l'appui de l'anneau inférieur 70, la figure 3 montrant à cet égard que la matière d'enrobage 9 (typiquement électriquement isolante) s'étend localement (en 9c) entre la pile alignée et centrée des dites pièces et le fût 19a, évitant ainsi tout risque de perturbation électrique. La masse sismique 110 est ici électriquement conductrice. Pour la lier avec l'élément piézoélectrique 30, une couche électriquement conductrice 130 pourra être interposée entre elle et l'élément 30. Dans l'exemple de la figure 3, on remarquera qu'aucun écrou (tel que l'écrou 21 de 10 la figure 2) n'assure ici le maintien de la pile des pièces contre la partie inférieure élargie 19b de l'embase. Un tel écrou pourrait toutefois être prévu. En son absence, la couche 130 sera avantageusement une couche adhésive, telle qu'une couche de colle permettant de solidariser la masse sismique et l'élément piézoélectrique dans l'alignement qui convient, l'opération pouvant être répétée entre l'élément 30 et la pièce de contact électrique inférieure 70, voire entre cette pièce 70 et la partie d'appui de l'embase 19, à ceci près que la couche adhésive correspondant au repère 170 serait alors une couche adhésive électriquement isolante. Pour satisfaire aux exigences posées, la masse sismique 110 et le premier élément de contact électrique 50 définissent ici, ensemble et conformément à l'invention, une pièce unitaire 20, en ceci que l'élément conducteur 50 est soudé à la masse sismique 110. Dans l'exemple illustré, ainsi que sur la figure 4, on constate que le premier élément contact électrique 50 se présente comme une patte soudé électriquement à l'anneau 110 définissant la masse sismique, à l'écart de la face inférieure 110a de cette masse par laquelle celle-ci repose sur l'élément piézoélectrique 30. En l'espèce, la patte 50 présente une forme de cornière plate, sensiblement en L, avec une branche 50a soudée localement à la paroi latérale 110b de la masse sismique 110, l'autre branche 50b située à l'extrémité libre formant zone de liaison pour la connexion électrique avec l'unité de traitement 25, de manière à constituer la broche 15 de la figure 5, par l'intermédiaire si nécessaire de la patte complémentaire 5b déjà présentée en référence à la figure 2. Bien entendu, la broche de liaison comprenant la patte 50 est électriquement conductrice, de même que l'anneau formant la masse sismique 110. On aura compris que l'ensemble unitaire formé par les pièces 50 et 110 facilite le positionnement en pile des éléments constitutifs du capteur, avant que ceux-ci soient maintenus ensemble et bloqués par la matière d'enrobage 9 que l'on retrouve bien entendu dans cette solution, avec sa zone d'embout 9a et son ouverture 9b pour les broches de connexion. A cet égard, on voit sur la figure 5 que, dans l'ouverture 9b, se trouve non seulement la broche 15 liée au premier élément de contact électrique, mais également une deuxième broche parallèle 35 reliée à la patte saillante de l'anneau 70 formant le deuxième élément de contact électrique, à l'image de l'anneau 7 avec sa patte 7a de la figure 1 Au centre du bloc constitué par la matière d'enrobage électriquement isolante 9, on distingue sur la figure 5 le fût de l'embase 19, lequel fût est donc creux, en présentant ici une forme de cylindre dressée suivant l'axe 23, autour d'une ouverture centrale débouchante 27 (que l'on voit également dans la solution de la figure 2). Une fois la pièce finie réalisée, la masse sismique 110 est disposée, par sa face inférieure 110a, en regard de l'élément piézoélectrique 30, la liaison électrique étant assurée par l'élément conducteur interposé 130, si nécessaire. On évite ainsi d'avoir à positionner la pièce 5 de la figure 2, ainsi que l'anneau isolant 13. Bien entendu dans l'hypothèse où l'on souderait la patte conductrice 50 à la masse sismique 110 en contact électrique direct avec l'élément piézoélectrique 30, sans nécessairement passer par l'intermédiaire de la masse sismique, alors cette dernière pourrait être électriquement isolante. Dans la solution de la figure 6, moins économe en terme de matière, mais qui évite le problème d'un positionnement précis de la patte 50 à souder, on retrouve la masse sismique 110 de la figure 4 (qui peut être identique à celle 11 de la figure 2), avec son ouverture centrale cylindrique 110a disposée coaxialement avec le premier élément de contact électrique qui correspond ici à l'anneau 5 de la figure 2, avec sa patte latérale monobloc de connexion en escalier terminée par le plat 5a. Dans cette réalisation, l'aspect unitaire entre la masse sismique et ce premier élément de contact électrique est obtenu par une adhésion intime (soudage) entre les faces respectivement inférieure et supérieure de la masse sismique et de l'anneau, de manière à ne constituer, une fois le soudage obtenu, qu'une seule pièce unitaire 60. Placer coaxialement les deux anneaux, l'un au-dessus de l'autre, peut être considéré comme industriellement plus aisé que maintenir précisément la patte 50 de la figure 4. Bien entendu, une fois soudées ensemble, les pièces 5 et 110 assureront entre elles une continuité électrique, de manière qu'il puisse y avoir circulation du courant entre la patte 5a et l'élément piézoélectrique 30, l'anneau conducteur 5 étant typiquement placé en superposition direct avec l'élément piézoélectrique. Dans la solution de la figure 7, qui résout tout problème de positionnement dans le cadre de la liaison intime à assurer entre la masse sismique et l'élément de contact électrique concerné, le premier élément de contact électrique 52 présente ici toujours une forme annulaire d'où s'étend localement et latéralement une patte saillante 52a destinée à former la broche de connexion pour la liaison avec l'unité de traitement 25, si nécessaire en liaison avec la patte complémentaire 5b déjà présentée, la partie annulaire de l'élément 52 étant pourvue de parois dressées 54,56 ayant une forme adaptée pour réserver une ouverture à la masse sismique 120 de façon, une fois celle-ci engagée entre les parois, à la retenir suivant un engagement à force, à la manière d'un clip (serrage "élastique"). Dans l'exemple illustré, les parois 54, 56 se dressent sur la périphérie intérieure et extérieure de l'anneau (mais ce pourrait être la masse 120), transversalement au plan dans lequel celui-ci s'étend (dont transversalement à l'axe 23, une fois les éléments du capteur mis en place sur le fût 19), avec un pincement adapté à l'engagement forcé et au maintien en position de la masse sismique 120, laquelle présente en section, une forme évasée inverse. Pour la facilité de montage, les parois 54,56 sont interrompues localement. En l'un de ces endroits (58), passe la patte latérale 52a. Comme dans le cas de la figure 6, la solution de la figure 7 impose bien entendu une continuité électrique entre l'élément piézoélectrique 30 et la patte de connexion 52a, la masse sismique 120 pouvant éventuellement être électriquement isolante. Une fois cette pièce unitaire 40 réalisée, on va venir placer l'anneau conducteur 52 sur l'élément piézoélectrique 30 lui-même posé concentriquement sur le deuxième élément de contact électrique 70 le tout étant placé autour du fût 19a, avant d'être enrobé et maintenu ainsi en position avec les contacts électriques appropriés, par l'intermédiaire de la masse d'enrobage 9. Dans une version supplémentaire non représentée, le premier élément de contact électrique et la masse sismique pourraient être confondus en une seule et même pièce formée dans la masse et présentant localement la patte saillante 5a/52a déjà présentée pour assurer le branchement et donc la liaison électrique avec l'unité de traitement 25. REVENDICATIONS 1. Capteur pour véhicule, comprenant un élément piézoélectrique (30), une masse sismique (110,120) en contact avec l'élément piézoélectrique pour une transmission entre eux des données de pression ou de déformation captées et un premier et un deuxième éléments de contact électrique (50, 52,70,7), en contact électrique avec l'élément piézoélectrique, pour relier le capteur à une unité extérieure (25) de traitement des données captées, caractérisé en ce que la masse sismique (110,120) et le premier élément de contact électrique (50,52) définissent ensemble une pièce unitaire (20,40,60). 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse sismique 10 (110) est soudée au dit premier élément de contact électrique (50,52). 3. Capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que - le premier élément de contact électrique se présente comme une patte (50) définissant une broche de liaison électrique par laquelle s'établit le contact électrique avec ladite unité de traitement (25), - une zone (50a) de la patte est soudée à une surface extérieure de la masse sismique et est en liaison électrique avec l'élément piézoélectrique, - et la masse sismique est disposée directement en regard de l'élément piézoélectrique (30). 4. Capteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que: - la masse sismique (110) est électriquement conductrice, - la masse sismique est en contact électrique avec l'élément piézoélectrique (30), - et la patte (50) est soudée à la masse sismique à l'écart du contact entre la masse sismique et l'élément piézoélectrique (30). 5. Capteur selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que la masse sismique (110) est fixée à l'élément piézoélectrique (30) par une adhésion électriquement conductrice (130). 6. Capteur selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la masse sismique (110) est collée à l'élément piézoélectrique (30) par une colle électriquement 30 conductrice (130). 7. Capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que: - la masse sismique (110) se présente comme un anneau, - l'élément de contact électrique se présente comme un anneau (5) pourvu d'une patte saillante (5a) définissant une broche de liaison par laquelle s'établit le contact 35 électrique avec l'unité de traitement (25), - et les anneaux de, respectivement, la masse sismique (110) et de l'élément de contact(s) sont soudés ensemble, avec une continuité électrique entre eux. 8. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que: - la masse sismique (120) se présente comme un anneau, - l'élément de contact électrique (52) se présente comme un anneau pourvu d'une patte saillante (52a) définissant une broche de liaison par laquelle s'établit le contact électrique avec l'unité de traitement (25), - l'un parmi les anneaux de la masse sismique (120) et du premier élément de contact (52) présente des parois de retenue (54,56) pour un engagement à force de l'un des dits anneaux dans l'autre, les parois s'interrompant localement pour laisser passer la patte saillante (52a) définissant la broche de liaison. 9. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse sismique et ledit premier élément de contact électrique sont confondus en une seule et même pièce formée dans la masse et présentant localement une patte saillante (5a,52a) définissant une broche de contact par laquelle s'établit le contact électrique avec l'unité de traitement (25). 10. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément piézoélectrique (30), la masse sismique (110,120) et lesdits premier et second éléments de contact électrique (5, 52,7) sont disposés sensiblement concentriquement, en pile, autour d'un fût central (19,19a) et enrobés au sein d'une masse d'enrobage (9) électriquement isolante. 11. Application du capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes à la réalisation d'un capteur de cliquetis (10) pour moteur de véhicule automobile.