Brevet FR2930991A1 — publié le 20091113

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de capteur de pression comportant un élément de capteur ainsi qu'un boîtier hermétique pour l'élément de capteur, le boîtier comprenant une première partie ayant un fond de boîtier et au moins une autre partie de boîtier, l'élément de capteur est installé sur le fond du boîtier et l'arrivée de la pression se fait par une ouverture du fond du boîtier, au moins l'autre partie de boîtier est au-dessus de l'élément de capteur en étant reliée à la première partie de boîtier, et des broches sont prévues pour le branchement électrique de l'élément de capteur. Etat de la technique De tels dispositifs de capteur servent à la saisie de la pression dans des milieux liquides ou gazeux de sorte qu'ils sont souvent exposés à des conditions d'environnement agressives. Un dispositif de capteur de pression du type défini ci-dessus est connu en pratique. L'élément de capteur est logé dans un boîtier en acier, hermétique, formé d'un socle à paroi relativement épaisse et d'un capuchon à paroi relativement mince. Le socle et le capuchon sont soudés l'un à l'autre. Une ouverture est réalisée dans le socle et au-dessus de celle-ci se trouve l'élément de capteur. L'ajutage tubulaire relié à l'ouverture, du côté extérieur du boîtier, permet le branchement hydraulique du dispositif de capteur. Les branchements électriques se font sous la forme de broches de branchement traversant également le socle du boîtier en étant reliées par des fils de liaison à l'élément de capteur. Ainsi, le branchement électrique du dispositif de capteur de pression, connu, se trouve du même côté du boîtier que le branchement hydraulique. Selon ce principe il faut prévoir des mesures particulières pour éviter que les branchements électriques n'arrivent en contact avec le fluide de mesure et risquent d'être attaqués chimiquement. En pratique, pour cela, on prolonge le branchement hydraulique avec un petit tube ou un moyen analogue ce qui complique la construction et nécessite des pièces supplémentaires. 2 Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne un dispositif de capteur de pression du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que les broches de branchement traversent l'autre partie de boîtier. Le dispositif de capteur se distingue par une construction particulièrement simple et remarquable notamment lorsqu'il est exposé à des conditions d'environnement agressives. La disposition des broches de raccordement fait que le branchement hydraulique et le branchement électrique du dispositif de io capteur se font sur des côtés différents du boîtier. Ainsi, le dispositif de pression selon l'invention est muni d'un côté, du branchement hydraulique et d'un autre côté, du branchement électrique, ce côté étant différent du côté du branchement hydraulique. D'autres éléments de construction pour la séparation spatiale des branchements 15 hydrauliques et électriques tels que par exemple des petits tubes de branchement deviennent de ce fait inutiles. Pour réaliser le capteur de pression défini ci-dessus, on monte tout d'abord l'élément de capteur sur le fond du boîtier, à savoir au-dessus de l'orifice de branchement de pression. Puis, on installe les 20 autres parties du boîtier telles que le capuchon, au-dessus de l'élément de capteur et on les relie à la première partie de boîtier pour fermer le boîtier de manière hermétique. Si les broches de branchement selon l'invention traversent le capuchon du boîtier, il faut d'autres moyens spéciaux pour réaliser la liaison électrique entre l'élément de capteur et 25 la broche de branchement. Un mode de réalisation préférentiel du dispositif de capteur selon l'invention comprend un support de circuit, par exemple sous la forme d'une plaque de circuit imprimé, logée dans le boîtier avec l'élément de capteur. Dans cette variante, les branchements électriques 30 de l'élément de capteur arrivent sur le support de circuit. Lorsque le support de circuit est installé sur le fond du boîtier avec l'élément de capteur, les branchements électriques pourront arriver de façon simple par des fils de liaison jusqu'au support de circuit avant de fermer le boîtier. Pour la liaison électrique entre le support de circuit et les 3 broches du capuchon de boîtier, on a prévu des moyens de liaison supplémentaires. En principe, il existe différentes possibilités pour réaliser une liaison électrique entre les broches de branchement et un tel support de circuit sachant que cette liaison s'établira ou prendra sa forme définitive seulement lors de l'assemblage des parties du boîtier. Selon une première variante, un film souple constitue le moyen de liaison entre le support de circuit des broches de branchement. La liaison électrique entre le support de circuit et les broches de branchement sera réalisée (c'est-à-dire que le film souple sera installé) avant l'assemblage des parties de boîtier et avant qu'elles ne soient reliées mécaniquement l'une à l'autre. Le film souple sera plié dans le boîtier. Selon une autre variante de l'invention, on utilise un ressort comme moyen de liaison électrique. Une extrémité du ressort est reliée à une broche de raccordement et se trouve ainsi en contact électrique avec cette broche. L'autre extrémité du ressort sera comprimée au moment de l'assemblage des parties de boîtier, contre une surface de contact correspondante du support de circuit, pour réaliser ainsi le contact électrique. En général, le ressort ne sera fixé que par une extrémité. Un ressort-lame comme moyen de liaison est une solution avantageuse pour la broche de raccordement et/ ou la surface de contact étant collée ou soudée à celle-ci, réalisant ainsi une liaison très faiblement ohmique. Selon un mode de réalisation très avantageux de l'invention, on utilise un ressort hélicoïdal comme moyen de liaison. Ce ressort est dimensionné en fonction de la broche de raccordement. Comme une extrémité du ressort hélicoïdal est emmanchée sur la broche de raccordement, le ressort s'appuie par une liaison de forme contre la surface extérieure de la broche de raccordement. Ce siège pressé assure d'une part le blocage du ressort hélicoïdal et d'autre part le contact électrique. L'extrémité libre du ressort est comprimée contre la surface de contact opposée du support de circuit lors de l'assemblage des parties du boîtier. Le ressort hélicoïdal est ainsi comprimé au 4 niveau de la broche de raccordement, de sorte que la broche de raccordement fonctionne comme guide pour le ressort hélicoïdal. Le support de circuit peut en outre servir avantageusement pour le branchement d'autres parties ou éléments de circuit notamment d'un condensateur de protection électromagnétique EMV dans le boîtier. Le support de circuit peut également avoir des surfaces de contact telles que par exemple des surfaces de contact d'aiguilles pour équilibrer le capteur. Dans ce cas, avant l'assemblage ou la fermeture du boîtier, on effectue un équilibrage ou une compensation du capteur, c'est-à-dire un niveau d'intervention plus bas ce qui permet de réduire le nombre de broches de branchement. L'utilisation d'un boîtier métallique notamment en acier pour le dispositif de capteur selon l'invention est avantageuse à plus d'un titre. La surface métallique du fond du boîtier permet de monter l'élément de capteur par soudage ou brasage. La liaison très résistante que l'on réalise ainsi résiste également aux contraintes de traction qui se produisent habituellement sous l'effet d'une pression. De plus, le soudage ou le brasage permettent de réaliser de manière simple une liaison étanche, fiable, entre les différentes parties de boîtier. Cela permet d'emprisonner une pression de référence, définie, telle que par exemple un certain vide dans le boîtier. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de capteur de pression 10, la figure 2 est une vue en coupe schématique d'un second mode de réalisation d'un dispositif de capteur de pression 20, et la figure 3 est une vue en coupe schématique d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif de capteur de pression 30. Description de modes de réalisation de l'invention Le dispositif de capteur 10 selon la figure 1 comprend un élément de capteur 1 sous la forme d'une plaquette de capteur 11 munie d'un socle en verre 12. La plaquette de capteur 11 forme une membrane 13 recevant la pression transmise par un orifice d'entrée de pression 14 dans le socle en verre 12. L'élément de capteur 1 est logé dans un boîtier en acier 2 fermé de manière hermétique ; dans l'exemple de réalisation représenté, le boîtier se compose d'un fond 15 et d'un 5 couvercle 16 qui constitue l'autre partie du boîtier. Le fond 15 du boîtier est muni d'une cavité 17 servant de surface de montage pour l'élément de capteur 1. La zone du fond de la cavité 17 comporte une ouverture 3. Le socle en verre 12 de l'élément de capteur 1 est logé dans cette cavité 17 dans laquelle il est soudé pour que l'ouverture d'alimentation en io pression 14 se trouve au-dessus de l'orifice 3 du fond 15 du boîtier. Le fond 15 du boîtier constitue ainsi le côté du branchement hydraulique du dispositif de capteur de pression 10. Toutefois, comme l'élément de capteur 1 monté au-dessus de l'orifice 3, résiste à la pression, le volume intérieur du boîtier est ainsi fermé de manière hermétique. 15 Le fond 15 du boîtier porte en outre une plaque de circuit 4 servant au branchement de l'élément de capteur 1. Des fils de liaison 18, relient les branchements électriques de l'élément de capteur 1 à la plaque de circuit 4. Le capuchon 16 du boîtier 2 est installé au-dessus de l'élément de capteur 1 et de la plaque de circuit 4 en étant soudé au 20 fond 15 du boîtier. Selon l'invention, les broches de branchement 5 pour réaliser le branchement électrique de l'élément de capteur 1 sortent par le haut à travers le couvercle 16. Pour cela, les broches de branchement 5 sont bloquées de manière solidaire en pression par du verre. La 25 liaison électrique entre les broches de branchement 5 et la plaque de circuit 4 se fait à l'aide d'un film souple 19 reliant la plaque de circuit 4 aux broches de branchement 5. Le film souple 19 a été relié avant l'assemblage des deux parties de boîtier 15, 16, d'une part à la plaque de circuit 4 et d'autre part aux broches de branchement 5 ; lors de 30 l'assemblage de la partie de boîtier 15 et 16, le film souple se replie dans le boîtier 2 comme cela est présenté à la figure 1. La variante représentée à la figure 2 du dispositif de capteur de pression 20 selon l'invention comprend également un élément de capteur 1 avec une plaquette de capteur de pression 11 sur 35 un socle en verre 12. Le socle est installé hermétiquement dans le 6 boîtier d'acier 2. Le boîtier 2 se compose de deux parties de boîtier 21, 22. La zone de fond 211 de la première partie de boîtier 21 réalisée comme surface de montage pour l'élément de capteur 1 comporte une ouverture 3 pour appliquer la pression à la membrane de capteur 13. Le socle en verre 12 de l'élément de capteur 1 est relié par une liaison brasée 23, solidairement en pression à la surface de montage 211 de sorte que la membrane de capteur 13 peut recevoir la pression arrivant par l'orifice 3 de la première partie de boîtier 21 et l'orifice d'alimentation en pression 14 du socle en verre 12. La première partie de boîtier 21 comporte en outre une surface de montage 212 pour une plaque de circuit 4. Les branchements électriques de l'élément de capteur 1 se font par des fils de liaison 18 reliés à la plaque de circuit 4 ; ils peuvent également être reliés à d'autres éléments de circuit. La plaque de circuit 4 du présent exemple de réalisation fonctionne ainsi comme support d'un élément EMV 24 (un élément EMV est un élément de protection contre le rayonnement des ondes électromagnétiques). De plus, la plaque de circuit 4 comporte une surface de contact 25. La seconde partie de boîtier 22 constitue un couvercle placé au-dessus de l'élément de capteur 1 et de la plaque de circuit 4 en étant soudé à la première partie de boîtier 21. Le couvercle 22 comporte des orifices de passage dans lesquels les broches de raccordement 5 pour assurer le branchement électrique de l'élément de capteur 1. L'extrémité d'une broche de branchement 5 sont fixées par du verre qui arrive à l'intérieur du boîtier porte un ressort-lame 26 soudé. A l'assemblage des deux parties de boiter 21 et 22, le ressort-lame 26 est poussé contre la surface de contact 25 portée par la plaque de circuit 4 comme cela est représenté à la figure 2. On réalise ainsi la liaison électrique entre la broche de raccordement 5 et la plaque de circuit 4 assurant la liaison électrique de l'élément de capteur 1. La figure 2 montre le dispositif de capteur de pression 20 dans son application comme capteur de pression de boîte de vitesses. Le dispositif de capteur de pression 20 est monté entre la plaque de base 41 et la plaque hydraulique 42 d'une boîte de vitesses. Le côté du branchement hydraulique du dispositif de capteur de pression 20 est 7 monté de manière étanche à la pression sur la plaque hydraulique 42 par l'intermédiaire d'un joint de pression 43. La plaque hydraulique reçoit la pression de mesure ou le fluide de mesure. Le concept selon l'invention fait que le côté du branchement électrique du dispositif de capteur de pression 20 est tourné vers la plaque de base 41, opposée. Les broches de branchement 5 à l'état installé ne sont ainsi accessibles qu'à partir de la plaque de base 41 si bien qu'elles ne peuvent pas arriver en contact avec le fluide de mesure. Le concept de construction selon l'invention permet également de séparer simplement l'espace entre io le côté de branchement hydraulique et le côté de branchement électrique dans l'application. La construction du dispositif de capteur de pression 30 représenté figure 3 correspond dans une très large mesure à celui du dispositif de capteur de pression 20 de la figure 2 sauf pour le 15 branchement des broches de raccordement 5. Dans ce cas également, le dispositif de capteur de pression 30 est réalisé sur la plaque de circuit 4 logée dans le boîtier 2 et qui comporte une surface de contact 25. La liaison électrique entre la broche de branchement 5 et la plaque de circuit 4 est réalisée ici à l'aide d'un ressort hélicoïdal 31 emmanché sur 20 la broche de branchement 5 et dont l'extrémité supérieure est fixée par un siège pressé à la broche de branchement 5. En outre, l'extrémité élastique inférieure du ressort hélicoïdal 31 constitue une zone de contact 32 qui, lors de l'assemblage des deux parties de boîtier 21, 22 est pressée contre la surface de contact 25 de la plaque de circuit 4. On 25 réalise ainsi la liaison électrique entre la broche de branchement extérieure 5 et la plaque de circuit 4 pour brancher finalement l'élément de capteur 1. Dans cette variante la broche de raccordement 5 sert également de support ou de guide pour le ressort hélicoïdal 31 en ce que cette broche bloque le ressort hélicoïdal 31 et reçoit les efforts 30 transversaux produits lors de l'assemblage, de façon à éviter toute flexion du ressort. 35 REVENDICATIONS1 °) Dispositif de capteur de pression (10) comportant un élément de capteur (1) ainsi qu'un boîtier hermétique (2) pour l'élément de capteur (1), le boîtier (2) comprenant une première partie (15) ayant un fond de boîtier (17) et au moins une autre partie de boîtier (16), l'élément de capteur (1) est installé sur le fond (17) du boîtier et l'arrivée de la pression se fait par une ouverture (3) du fond (17) du boîtier, au moins l'autre partie de boîtier (16) est au-dessus de l'élément de capteur (1) en étant reliée à la première partie de boîtier (15), et des broches (5) sont prévues pour le branchement électrique de l'élément de capteur (1), caractérisé en ce que les broches de branchement (5) traversent l'autre partie de boîtier (16). 2°) Dispositif de capteur de pression (10) selon la revendication 1, caractérisé par en ce que le boîtier (2) comporte un support de circuit (4), les branchements électriques de l'élément de capteur (1) arrivent sur le support de circuit (4), et des moyens de liaison sont prévus pour réaliser la liaison électrique entre les broches de branchement (5) et le support de circuit (4). 3°) Dispositif de capteur de pression (10) selon la revendication 2, caractérisé par un film souple (19) constituant un moyen de liaison entre le support de circuit (4) et les broches de branchement (5). 4°) Dispositif de capteur de pression (20 ; 30) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support de circuit (4) comporte au moins une surface de contact (25) pour un ressort (26 ; 31) constituant le moyen de branchement pour une broche (5).35 9 5°) Dispositif de capteur de pression (20) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ressort est réalisé sous la forme d'un ressort lame (26) relié à la broche de branchement (5) et/ou à la surface de contact (25), notamment par collage ou soudage. 6°) Dispositif de capteur de pression (30) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ressort (31) est un ressort hélicoïdal dont une extrémité est emmanchée sur la broche de raccordement (5) et dont l'autre extrémité (32) s'appuie contre la surface de contact (25). 7°) Dispositif de capteur de pression (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support de circuit (4) comporte au moins un élément de circuit supplémentaire notamment un condensateur de protection électromagnétique EMV (24). 8°) Dispositif de capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support de circuit comporte des surfaces de contact pour compenser le capteur. 9°) Dispositif de capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie de boîtier (15) est munie du fond de boîtier (17) et d'au moins une autre partie (16) en acier, ces parties étant brasées ou soudées l'une à l'autre. 10°) Dispositif de capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' une pression de référence définie règne dans le boîtier.35