Brevet FR2860294A1 — publié le 20050401

La présente invention concerne un capteur comprenant un élément piézo- électrique, comme un capteur de pression cylindre ou un capteur de cliquetis qui sont utilisés dans le secteur automobile. On connaît un capteur du type comprenant un empilement sensible qui comprend un élément piézo-électrique, un premier élément de contact situé d'un côté de l'élément piézo-électrique et en contact électrique avec ce dernier, et un deuxième élément de contact disposé de l'autre côté de l'élément piézo-électrique et en contact électrique avec ce dernier. De façon connue, un tel capteur comprend également une embase métallique sur laquelle sont disposés les deux éléments de contact et l'élément piézo-électrique, une masse sismique destinée à amplifier mécaniquement le signal, ainsi que des éléments isolants permettant d'isoler électriquement les deux éléments de contact et l'élément piézo-électrique de l'embase ou d'autres éléments du capteur dont le contact provoquerait un court-circuit. Lors de la réalisation du capteur, les différents éléments sont montés sur l'embase et solidarisés à celle-ci par l'intermédiaire d'un écrou assurant leur maintien en position, puis cet assemblage est surmoulé à l'aide d'une matière isolante. Or, durant la phase d'assemblage et de solidarisation, les différents éléments doivent rester correctement centrés les uns par rapport aux autres afin de préserver un empilement de qualité nécessaire au bon fonctionnement du capteur. Pour éviter un décentrage des éléments, il est nécessaire d'utiliser un outillage spécifique comprenant des mors de serrage et de centrage. Un but de la présente invention est de réaliser un capteur sans utiliser d'outillage destiné à garantir le centrage des éléments, tout en conservant la qualité de l'empilement. Selon un premier aspect de l'invention, au moins un des éléments de l'empilement du capteur du type précité comprend des organes de centrage adaptés à empêcher tout décentrage d'au moins un des éléments de l'empilement qui lui est adjacent. En outre, la présente invention concerne également un élément adapté à être disposé dans l'empilement sensible d'un tel capteur. Selon cet aspect de l'invention, cet élément comprend des organes de centrage adaptés à empêcher tout décentrage d'au moins un des éléments de l'empilement qui lui est adjacent. D'autres particularités apparaîtront dans la description détaillée de deux modes de réalisation de capteur conformes à la présente invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés dans les figures mises en annexe. La figure 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'un élement de capteur conforme à l'invention; La figure 2 est une vue semblable à la figure 1 d'un second mode de réalisation d'un élément de capteur; La figure 3 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'un capteur assemblé, avant surmoulage, conforme à l'invention; La figure 4 est une vue en coupe partielle du capteur illustré à la figure 3; La figure 5 est une vue semblable à la figure 3 d'un second mode de réalisation d'un capteur conforme à l'invention; et La figure 6 est une vue semblable à la figure 4 du capteur illustré à la figure 5; Comme on peut le voir aux figures 3 à 6, un capteur 1 tel qu'un capteur de cliquetis, utilisé dans le domaine automobile, comprend un empilement sensible 2 qui est disposé sur une embase 3. L'empilement 2 comprend un élément piézo-électrique 4, une masse sismique 5, un premier élément de contact 6 qui est en contact électrique avec l'élément piézoélectrique 4 et qui est placé entre ce dernier 4 et l'embase 3, et un deuxième élément de contact 7 qui est en contact électrique avec l'élément piézo-électrique 4 et qui est placé entre ce dernier 4 et la masse sismique 5. Les deux éléments de contact 6,7 sont placés de chaque côté de l'élément piézo-électrique 4 de façon à permettre la mesure de la différence de potentiel générée par la pression exercée sur l'élément piézo-électrique 4. Afin d'éviter tout court-circuit, les deux éléments de contact 6,7 et l'élément piézo-électrique 4 sont isolés électriquement de l'embase 3 métallique. Afin de transmettre l'information électrique, chaque élément de contact comprend 6,7 comprend une broche 8,9 destinée à réaliser la connexion avec un circuit électrique. Dans les modes de réalisation illustrés, l'embase 3 métallique est formée d'un cylindre creux 10 muni d'un épaulement extérieur 11 ayant une surface plane sur laquelle repose les autres différents éléments 4,5,6,7 de l'empilement 2. Ces éléments 4,5,6,7 ont la forme générale d'un anneau qui entoure le cylindre creux 10 sans être en contact avec lui (voir les figures 4 et 6). L'empilement 2 du capteur 1 est réalisé dans l'ordre suivant: l'épaulement extérieur 11 de l'embase 3, le premier élément de contact 6 (qui est isolé électriquement de l'embase 3), l'élément piézo-électrique 4 (qui est en contact électrique avec le premier élément de contact 6), le second élément de contact 7 (qui est en contact électrique avec l'élément piézo-électrique 4), et la masse sismique 5. La partie creuse du cylindre 10 permet de faire passer un moyen de fixation (une vis par exemple) du capteur 1. Selon l'invention au moins un des éléments 4,5,6,7,11 de l'empilement 2 comprend 35 des organes de centrage 12,13,14 adaptés à empêcher tout décentrage d'au moins un des éléments de l'empilement 2 qui lui est adjacent. Dans les deux présents modes de réalisation du capteur 1, les deux éléments de contact 6,7 comprennent des organes de centrage 12,13,14 et empêchent tout décentrage des autres éléments de l'empilement 2 (excepté de l'épaulement 11). Afin d'éviter d'éviter tout court-circuit, les organes de centrage 12,13,14 de chaque élément de contact 6,7 n'est en contact ni avec l'autre élément de contact 7,6, ni avec les organes de centrage 13,14,12 de cet autre élément de contact 7,6, ni avec l'embase 3 métallique. Comme on peut le voir aux figures 1 à 6, dans les présents modes de réalisation, les organes de centrage 12,13,14 sont formés par des ergots 12,13,14 qui s'étendent selon la direction de l'empilement 2. Les éléments adjacents 4,5 aux éléments de contact 6,7 sont conformés de sorte que les ergots 12,13,14 leur impose leur position dans le plan normal à l'axe de l'empilement 2. Dans les présents modes de réalisation, les ergots 12,13,14 sont disposés à la périphérie de l'élément de contact correspondant 6,7, l'élément adjacent correspondant 4,5 ayant un diamètre lui permettant d'être disposé entre les ergots 12,13,14 sans pouvoir dévier de l'axe de l'empilement 2. Comme on peut le voir aux figures 1 et 2, dans les présents modes de réalisation, les ergots 12,13,14 sont réalisés dans la masse de l'élément les supportant. En l'occurrence, les ergots 12,13,14 sont réalisés par un pliage de pattes saillantes qui ont été obtenues pendant l'opération d'emboutissage d'une feuille de matériau conducteur permettant la réalisation de l'anneau, comme est réalisée la broche 8,9 de connexion électrique. Dans les présents modes de réalisation, le premier élément de contact 6 est collé, d'une part à l'épaulement extérieur 11 de l'embase 3 par une colle électriquement isolante, et, d'autre part, à l'élément piézoélectrique 4 par une colle électriquement conductrice. De même, le second élément de contact 7 est collé, d'une part, à l'élément piézo-électrique 4 par une colle électriquement conductrice, et, d'autre part, à la masse sismique 5 (la colle pouvant être isolante ou conductrice, la masse sismique 5 n'étant pas en contact avec l'embase 3). L'utilisation de colle entre les différents éléments 4,5,6,7,11 de l'empilement 2 permet de les immobiliser les uns par rapport aux autres, les ergots 12,13,14 servant d'une part, à faciliter le montage en servant de guide pour le positionement précis des éléments par rapport à l'axe de l'empilement 2, et, d'autre part, d'empêcher tout décentrage des éléments tant que les différentes colles ne sont pas sèches. Comme on peut le voir à la figure 1, du fait de l'utilisation d'une couche de colle pour isoler l'épaulement extérieur 11 du premier élément de contact 6, les ergots 12 de ce dernier s'étendent tous dans un seul sens. Quand le premier élément de contact 6 est disposé sur l'embase 3, tous les ergots 12 sont dirigés à l'opposé de l'épaulement extérieur 11. Ainsi les ergots 12 servent de guide de centrage à l'élément piézo- électrique 4 par rapport au premier élément de contact 6 (qui est correctement centré par rapport à l'axe de l'empilement 2 du fait de son collage à l'épaulement extérieur 11 de l'embase 3) sans qu'il y ait un quelconque contact électrique avec l'embase 3. Comme on peut le voir à la figure 2, le second élément de contact 7 comprend des premiers ergots 13 qui s'étendent dans un premier sens et des seconds ergots 14 qui s'étendent dans le sens opposé. Les premiers ergots 13 du second élément de contat 7 permettent de servir de guide de centrage au second élément de contact 7 par rapport à l'élément piézo- électrique 4 (qui est correctement centré par les ergots 12 du premier élément de contact 6), et les seconds ergots 14 permettent de servir de guide de centrage à la masse sismique 5 par rapport au second élément de contact 7 (qui est correctement centré par ses premiers ergots 13). Dans le second mode de réalisation du capteur 1, comme on peut le voir aux figures 5 et 6, les organes de centrage 12,13,14 sont conformés de façon à empêcher toute rotation relative des éléments qu'ils servent à centrer. A cet effet, des éléments 4,5 de l'empilement 2 (en l'occurrence l'élément piézo-électrique 4 et la masse sismique 5) comprennent des organes d'immobilisation 15,16,17 adaptés à coopérer avec des organes de centrage 12,13,14 de façon à bloquer toute rotation relative des éléments de l'empilement 2. Dans le présent exemple, les organes d'immobilisation 15,16,17 de l'élément piézo-électrique 4 et de la masse sismique 5 sont formés par des logements 15,16,17 adaptés à recevoir les ergots 12,13,14 des éléments de contact 6,7. Ce présent mode de réalisation est particulièrement intéressant quand, vu le mode de réalisation de l'assemblage du capteur 1, les différents éléments de l'empilement 2 peuvent tourner les uns par rapport aux autres (non utilisation de colle comme moyen d'immobilisation des éléments, ou utilisation d'une colle ayant un temps de prise relativement long, par exemple). En effet, les broches 8,9 du capteur 1 doivent se présenter dans une position angulaire relative précise, et de ce fait, il est important d'éviter tout décalage angulaire entre les deux éléments de contact 6,7. Ainsi, dans le présent exemple, l'élément piézo-électrique 4 comprend, d'une part, des premiers logements 15 qui reçoivent les ergots 12 du premier élément de contact 6, et, d'autre part, des seconds logements 16 qui reçoivent les premiers ergots 13 du second élément de contact 7, ce qui empêche toute rotation relative entre les deux éléments de contact 6, 7. Par ailleurs, dans le présent exemple, la masse sismique 5 comprend des logements 17 qui reçoivent les seconds ergots 14 du second élément de contact 7. Une fois l'empilement du capteur 1 réalisé, de façon classique, l'ensemble est surmoulé par une matière isolante qui permet d'isoler complétement et définitivement les deux éléments de contact 6,7 et l'élément piézo-électrique 4 du reste du capteur 1 et de l'extérieur, excepté, bien évidemment les broches 8,9 de connexion électrique. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits en détail en relation avec les figures jointes. Il serait en effet possible: - que l'isolation électrique du premier élément de contact 6 avec l'embase 3 ne soit pas réalisée par de la colle isolante, mais par un élément isolant similaire aux autres éléments de l'empilement (par exemple un anneau isolant); - que les moyens d'immobilisation des éléments du contacteur ne soient pas des colles, mais, par exemple, un écrou venant se visser sur l'embase 3 et comprimer l'ensemble des éléments 4,5,6,7 contre l'épaulement extérieur 11 de l'embase 3, l'écrou (s'il est conducteur) étant alors isolé électriquement des éléments de contact 6,7 et de l'élément piézo- électrique 4 en intercalant un élément isolant similaire aux autres éléments 4,5,6,7 de l'empilement 2 (par exemple un anneau isolant) soit entre l'écrou et la masse sismique 5, soit entre la masse sismique 5 et le deuxième élément de contact 7; les moyens d'immobilisation pourraient aussi être des points de soudure; - que des éléments de l'empilement 2 autre que les éléments de contact 6, 7 comprennent des organes de centrage 12,13,14, comme, par exemple, la masse sismique 5, l'élément piézo-électrique 4 ou l'embase 3 (ce qui dans ces trois cas n'écessiterait de réaliser une isolation électrique entre les organes de centrage et les éléments de contact 6,7 et l'élément piézo-électrique 4), ou encore les éventuels éléments isolants disposés entre l'embase 3 et le premier élément de contact 6, entre le second élément de contact 7 et la masse sismique 5, ou entre la masse sismique 5 et l'écrou d'immobilisation; - que des éléments de l'empilement 2 autre que la masse sismique 5 et l'élément 25 piézo-électrique 4 comprennent des organes d'immobilisation comme, par exemple, les éléments de contact 6,7 ou encore les éventuels éléments isolants; - que le premier élément de contact 6 comprenne des ergots s'étendant dans les deux sens de la direction de l'empilement 2, notamment si un élément isolant similaire aux autres éléments de l'empilement 2 le sépare de l'embase 3, ou, si une isolation électrique spécifique est réalisée entre ces ergots et l'embase 3; Il serait aussi possible que le capteur soit en particulier utilisé comme capteur de pression cylindre et non comme capteur de cliquetis. REVENDICATIONS, 1. Elément (6,7) pour un capteur (1) comprenant un élément piézoélectrique (4), adapté à être disposé dans l'empilement sensible (2) du capteur (1), caractérisé en ce qu'il comprend des organes de centrage (12, 13,14) adaptés à empêcher tout décentrage d'au moins un des éléments de l'empilement (2) qui lui est adjacent (4,5). 2. Elément (6,7) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de centrage (12,13,14) sont formés par des ergots (12,13,14) s'étendant selon la direction de l'empilement (2). 3. Elément (6,7) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les 10 organes de centrage (12,13,14) sont conformés de façon à empêcher toute rotation relative de l'élément adjacent (4,5). 4. Elément (6,7) selon l'une des revendication 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est formé par un élément de contact (6,7) adapté à être en contact électrique avec l'élément piézo-électrique (4). 5. Procédé de fabrication d'un élément (6,7) conforme à la revendication 4 dépendante de la revendication 2, comprenant une étape d'emboutissage d'une feuille de matériau conducteur, caractérisé en ce que les ergots (12,13,14) sont réalisées par un pliage de pattes saillantes obtenues pendant l'étape d'emboutissage. 6. Elément (4,5) pour un capteur (1) comprenant un élément piézoélectrique (4), adapté à être disposé dans l'empilement sensible (2) du capteur (1), caractérisé en ce qu'il comprend des organes d'immobilisation (15,16,17) adaptés à coopérer avec des organes de centrage (12,13,14) d'un élément (6,7) conforme à la revendication 3 de façon à empêcher la rotation relative de ces deux éléments (4,5;6,7). 7. Elément (4,5) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les organes d'immobilisation (15,16,17) sont formés par des logements adaptés à recevoir les ergots (12,13,14) d'un élément (6,7) conforme à la revendication 2. 8. Elément (4,5) selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il est formé par l'élément piézo-électrique (4). 9. Capteur (1) comprenant un empilement sensible (2) qui comprend un élément piézo-électrique (4), un premier élément de contact (6) situé d'un côté de l'élément piézo-électrique (4) et en contact électrique avec ce dernier, et un deuxième élément de contact (7) disposé de l'autre côté de l'élément piézo-électrique (4) et en contact électrique avec ce dernier, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments de l'empilement (2) est conforme à un élément selon l'une des revendications 1 à 4. 10. Capteur (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux éléments de contact (6,7) sont conformes à la revendication 4 et empêchent tout décentrage des éléments (4,5,6,7) de l'empilement (2), les organes de centrage (12,13,14) de chaque élément de contact (6,7) n'étant en contact ni avec l'autre élément de contact (7,6), ni avec une embase métallique (3) du capteur (1) sur laquelle repose l'empilement (2). 11. Capteur (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que le premier élément de contact (6) comprend des ergots (12) qui sont tous orientés dans un seul et même sens, vers l'élément piézo-électrique (4). 12. Capteur (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'élément piézo-électrique (4) est conforme à la revendication 8 et comprend des premiers logements (15) recevant les ergots (12) du premier élément de contact (6). 13. Capteur (1) selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le second élément de contact (7) comprend des premiers ergots (13) orientés dans un premier sens, vers l'élément piézo-électrique (4), et des seconds ergots (14) orientés dans un second sens opposé au premier, vers une masse sismique (5) qui est disposée sur le second élément de contact (7). 14. Capteur (1) selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'élément piézo-électrique (4) est conforme à la revendication 8 et comprend des seconds logements (16) recevant les premiers ergots (13) du second élément de contact (7). 15. Capteur (1) selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que la masse sismique (5) est conforme à la revendication 6 ou 7 et comprend des logements (17) 20 recevant les seconds ergots (14) du second élément de contact (7). 16. Capteur (1) selon l'une des revendications 9 à 15, caractérisé en ce qu'un élément de l'empilement (2) est solidarisé à un autre élément qui lui est adjacent, par collage ou par soudage. 17. Capteur (1) selon l'une des revendications 9 à 16, caractérisé en ce qu'il est 25 utilisé comme capteur de cliquetis dans le secteur automobile. 18. Capteur (1) selon l'une des revendications 9 à 17, caractérisé en ce qu'il est utilisé comme capteur de pression cylindre dans le secteur automobile.