Brevet FR2958037A1 — publié le 20110930

-1- Capteur de température La présente invention concerne un capteur de température, notamment pour mesurer des températures élevées. L'invention s'applique en particulier aux capteurs de température adaptés pour mesurer la température des gaz de véhicules automobiles tels que les gaz d'échappement ou les gaz dans le compartiment moteur. On connaît de tels capteurs par exemple des documents FR2911958 ou FR2893127 au nom de la Demanderesse. Ces capteurs comprennent un élément sensible à la température tel qu'une thermistance, relié vers l'extérieur à un circuit électrique / électronique d'exploitation d'un signal de mesure, via des fils électriques. À titre d'exemple, un tel capteur comprend à une extrémité une thermistance logée dans un boîtier de protection et deux premiers fils électriques en contact avec cette thermistance cheminent le long du boîtier de protection pour être accessibles à l'extérieur de celui-ci et pour fournir une information électrique représentative de la résistance de la thermistance et par conséquent de la température mesurée. Un tel capteur comporte généralement une butée qui est serrée contre une surface d'appui d'une interface client délimitant un milieu dont on souhaite connaître la température. On assure ainsi la fixation du capteur sur l'interface client ainsi que l'étanchéité vis-à-vis de l'extérieur. Afin d'éviter des écarts de dilatation entre la butée, le moyen de serrage et l'interface client, et donc des défauts d'étanchéité, on utilise des matériaux de même nature et donc de même coefficient de dilatation pour l'interface client, la butée et le moyen de serrage. Il est donc nécessaire d'adapter à chaque fois la butée et le moyen de serrage en fonction de l'interface client sur laquelle le capteur doit être fixé. Le capteur devient donc une pièce spécifique pour chaque application ce qui génère des coûts importants. L'invention a donc pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur en proposant un capteur à moindre coût tout en assurant l'étanchéité requise. À cet effet, l'invention a pour objet un capteur de température pour véhicule BRT0496FR (ES6782 CFR0375) 2958037 -2- automobile comprenant une butée configurée pour venir en appui contre une surface d'appui correspondante délimitant un milieu dont la température doit être mesurée et un moyen de serrage de la butée contre la surface d'appui, caractérisé en ce que la butée présente une épaisseur périphérique inférieure ou égale à 1,2 mm et en ce que le moyen 5 de serrage est réalisé en un matériau ayant des propriétés de dilatation communes avec le matériau de la surface d'appui et est configuré pour compenser les écarts de dilatation entre la butée et la surface d'appui. On entend par épaisseur périphérique, l'épaisseur axiale sur le pourtour extérieur de la butée. 10 On obtient ainsi une butée standard permettant de diminuer les coûts de fabrication et seul le moyen de serrage est adapté en fonction du matériau de l'interface client de façon à assurer l'étanchéité. En effet, avec une épaisseur périphérique telle que définie ci-dessus, la dilatation de la butée lors de l'utilisation du capteur en haute température n'est pas déterminante pour l'étanchéité du capteur. 15 Ledit capteur peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : la butée est réalisée en un matériau résistant à des températures élevées choisi indépendamment du matériau de la surface d'appui, la butée comporte un alliage de chrome, de nickel et de fer, 20 - la butée est réalisée en acier inoxydable austénitique, - la butée est réalisée en acier inoxydable ferritique, - la butée est réalisée selon l'un des procédés suivants : décolletage, frappe à froid, emboutissage, ledit capteur est configuré pour être fixé sur une surface d'appui en acier ferritique 25 ou en fonte et le moyen de serrage est réalisé en acier ferritique, - ledit capteur est configuré pour être fixé sur une surface d'appui en acier austénitique et le moyen de serrage est réalisé en acier austénitique, - le moyen de serrage est une vis de serrage, - la vis de serrage présente une longueur de l'ordre de 2 mm. 30 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description BRT0496FR (ES6782 CFR0375) 2958037 -3- suivante, donnée à titre d'exemple, sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un capteur selon l'invention, la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une butée du capteur de la figure 1, 5 la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de réalisation de la butée du capteur de la figure 1, et - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'une autre variante de réalisation de la butée du capteur de la figure 1. Dans ces figures les éléments sensiblement identiques portent les mêmes 10 numéros de référence. On a représenté sur la figure 1 un capteur de température 1 comprenant un boîtier de protection 3 de forme générale tubulaire logeant un élément sensible à la température tel qu'une thermistance 5, et deux premiers fils électriques 7 reliés à deux seconds fils électriques 9 servant à assurer la liaison électrique avec un circuit 15 électrique/électronique d'une unité de traitement pour acheminer le signal de température fourni par la thermistance 5 à l'unité de traitement. La thermistance 5 est un composant passif en matériau semi-conducteur dont la résistance varie en fonction de la température et peut être du type CTN, coefficient de température négatif (ou NTC, Négative Température Coefficient en anglais) lorsque la 20 température décroît en fonction de l'élévation de la température ou de type CTP coefficient de température positif (ou PTC, Positive Température Coefficient en anglais) dans le cas contraire. Le boîtier de protection 3 est réalisé en un matériau métallique résistant à des températures élevées, tel qu'un alliage de chrome, de nickel et de fer du type Inconel® 25 601 (marque déposée) ou encore en acier réfractaire. Comme on le remarque sur la figure 1, le boîtier 3 peut comporter une première partie 3a au niveau de la thermistance 5 et une deuxième partie 3b de diamètre supérieur à la première partie 3a au niveau de la zone de connexion des premiers 7 et seconds 9 fils électriques. 30 Ce boîtier de protection 3 peut comporter un système de fixation 11 sur une BRT0496FR (ES6782 CFR0375) 2958037 -4- paroi (non représentée) d'une interface client délimitant un milieu dont on cherche à connaître la température, tel que la culasse d'un moteur. Pour cela, le système de fixation 11 peut comporter une butée 13 extérieure et un moyen de serrage tel qu'une vis 15 pour serrer la butée 13 contre une surface d'appui complémentaire de la paroi 5 délimitant le milieu à mesurer. Afin d'assurer l'étanchéité lorsque le capteur 1 est fixé sur la paroi délimitant le milieu concerné, la butée 13 et la vis 15 dans cet exemple, sont définies pour que seule la vis 15 soit adaptée en fonction du matériau de la surface d'appui. Pour cela, on prévoit une butée 13 mieux visible sur les figures 2 à 4 de plus 10 petite épaisseur périphérique axiale e par rapport à l'art antérieur, c'est à dire inférieure ou égale à 1,2 mm, par exemple comprise entre 0,5 et 1 mm, et une vis 15 (figure 1) de plus grande longueur, par exemple de l'ordre de 2 mm, par rapport à l'art antérieur. La butée 13 peut être réalisée par décolletage ou encore frappe à froid. Le résultat est représenté sur les figures 1 et 2. Cette butée 13 présente par exemple une 15 épaisseur e de l'ordre de 1 mm. Il est clair d'après la figure 2, que l'épaisseur e périphérique axiale est l'épaisseur du pourtour périphérique extérieur 14 de la butée 13. Dans les exemples représentés sur les figures 3 et 4, la butée 13 est obtenue par emboutissage et présente une épaisseur e de l'ordre de 0,5 mm. Les représentations des figures 2 à 4 sont schématiques et ne sont pas à l'échelle. 20 En conséquence, le matériau de la butée 13 est certes un matériau résistant aux hautes températures mais est choisi indépendamment du matériau de la surface d'appui, ce qui permet de standardiser le capteur 1 et donc d'en diminuer les coûts de fabrication. On peut citer en exemple des aciers ou alliages haute température, tels que de l'acier inoxydable austénitique ou ferritique ou encore un alliage de chrome de nickel et de fer 25 du type Inconel® 601 (marque déposée). Le matériau de la vis 15 est quant à lui choisi à chaque fois de même nature que la surface d'appui de l'interface client délimitant le milieu à mesurer. Plus précisément, le matériau de la vis 15 présente un coefficient de dilatation sensiblement égal à celui du matériau de la surface d'appui. À titre d'exemple lorsque la surface d'appui est en acier 30 ferritique ou en fonte, on choisit une vis 15 en acier ferritique, et lorsque la surface BRT0496FR (ES6782 CFR0375) 2958037 -5- d'appui est en acier austénitique, on choisit une vis 15 en acier austénitique. La plus petite épaisseur périphérique de la butée 13, la longueur de la vis 15, et le coefficient de dilatation du matériau de la vis 15 permettent donc de compenser les éventuels écarts de dilatation entre la butée 13 et la paroi de l'interface client. 5 Par ailleurs, en référence à nouveau à la figure 1, les premiers fils électriques 7 sont maintenus dans une gaine isolante 17 présentant un canal de passage 19 associé pour chaque premier fil électrique 7 de sorte qu'ils soient isolés entre eux et maintenus par la gaine isolante 17. La gaine isolante 17 est de forme générale allongée, dont la direction 10 longitudinale correspond à la direction des premiers fils électriques 7. Cette gaine 17 comporte une enveloppe de forme générale cylindrique, de manière à pouvoir épouser la paroi de forme tubulaire, par exemple de la première partie 3a, du boîtier de protection 3 et être maintenue par celui-ci. À titre d'exemple, la gaine 17 est en matière céramique électriquement isolante 15 et résistante à la chaleur. De plus, les premiers fils électriques 7 ont chacun une extrémité connectée à la thermistance 5 et une extrémité opposée connectée à un second fil électrique 9. Les premiers fils électriques 7 peuvent être reliés par l'intermédiaire d'une pièce de liaison électrique 21, par exemple sous forme de cosse, aux seconds fils électriques 9 de 20 diamètre plus important et de matériaux moins nobles, pour réduire les coûts. Le boîtier 3 peut en outre comporter un isolant 23 électrique au niveau de la connexion électrique des premiers 7 et des seconds 9 fils électriques, un joint d'étanchéité 25 entourant partiellement les deux seconds fils électriques 9 à l'extrémité opposée du capteur 1 par rapport à la thermistance 5, et éventuellement une entretoise 25 27 par exemple formée d'une seule pièce avec l'isolant électrique 23, interposée entre l'isolant électrique 23 et le joint d'étanchéité 25. L'isolant électrique 23 présente également une forme générale cylindrique de manière à pouvoir épouser la paroi de forme tubulaire, par exemple de la seconde partie 3b, du boîtier de protection 3 et être maintenu par celui-ci. À titre d'exemple, l'isolant 30 électrique 11 est en matière céramique électriquement isolante et résistante à la chaleur. BRT0496FR (ES6782 CFR0375) 2958037 -6- Cet isolant électrique 23 comporte deux logements pour recevoir les cosses de connexion 21 et permet donc d'isoler électriquement les deux cosses de connexion 21 l'une par rapport à l'autre et également par rapport au boîtier 3. De plus, cet isolant 11 limite le mouvement en translation des cosses de connexion 21 afin d'éviter qu'une 5 traction sur les seconds fils électriques 9 n'entraîne une éjection ou une détérioration des composants internes du capteur 1. Le joint d'étanchéité 25, par exemple réalisé en élastomère, présente également une forme générale cylindrique de manière à pouvoir épouser la paroi de forme tubulaire, par exemple de la seconde partie 3b, du boîtier de protection 3 et être 10 maintenu par celui-ci. Il présente en outre deux canaux de passage 35 des seconds fils électriques 9. Ainsi, on obtient un capteur 1 dont la butée 13 du système de fixation 11 sur une paroi d'une interface client délimitant un milieu à mesurer est standard quel que soit le matériau de l'interface client et dont seule la vis 15 doit être adaptée en fonction de 15 l'interface client pour garantir l'étanchéité. BRT0496FR (ES6782 CFR0375) REVENDICATIONS1. Capteur de température pour véhicule automobile comprenant une butée (13) configurée pour venir en appui contre une surface d'appui correspondante délimitant un milieu dont la température doit être mesurée et un moyen de serrage (15) de la butée (13) contre la surface d'appui, caractérisé en ce que : û la butée (13) présente une épaisseur périphérique (e) inférieure ou égale à 1,2 mm et en ce que le moyen de serrage (15) est réalisé en un matériau ayant des propriétés de dilatation communes avec le matériau de la surface d'appui et est configuré pour compenser les écarts de dilatation entre la butée (13) et la surface d'appui. 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la butée (13) est réalisée en un matériau résistant à des températures élevées choisi indépendamment du matériau de ladite surface d'appui. 3. Capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la butée (13) comporte un alliage de chrome, de nickel et de fer. 4. Capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la butée (13) est réalisée en acier inoxydable austénitique. 5. Capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la butée (13) est réalisée en acier inoxydable ferritique. 6. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la butée (13) est réalisée selon l'un des procédés suivants : décolletage, frappe à froid, emboutissage. 7. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, configuré pour être fixé sur une surface d'appui en acier ferritique ou en fonte, caractérisé en ce que le moyen de serrage (15) est réalisé en acier ferritique. 8. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, configuré pour être fixé sur une surface d'appui en acier austénitique, caractérisé en ce que le moyen de serrage (15) est réalisé en acier austénitique. BRT0496FR (ES6782 CFR0375) 2958037 -8- 9. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de serrage (15) est une vis de serrage (15). 10. Capteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la vis de serrage (15) présente une longueur de l'ordre de 2 mm. BRT0496FR (ES6782 CFR0375)