Brevet FR2958039A1 — 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. Pour cela, les premiers fils électriques sont reliés par exemple par l'intermédiaire d'une pièce de liaison électrique sous forme d'une cosse, à des seconds fils électriques, servant à assurer la liaison électrique avec les circuits électriques / électroniques. Un tel capteur étant utilisé notamment dans la ligne d'échappement ou dans le compartiment moteur, il est exposé à un milieu très hostile du fait d'un environnement corrosif et des projections d'huile ou d'eau. Il est donc important d'assurer une bonne étanchéité vis-à-vis de l'extérieur, en particulier au niveau des seconds fils électriques. Selon une solution connue, cette étanchéité est assurée grâce à un joint d'étanchéité dans la zone du capteur opposée à l'élément sensible à la température et présentant deux canaux de passage parallèles pour les seconds fils électriques. De plus, les zones de connexions entre les premiers et les seconds fils électriques doivent à la fois être arrêtés en translation pour éviter qu'une traction sur les seconds fils électriques n'entraîne une éjection ou une détérioration des composants internes au capteur, et être isolés électriquement entre eux et par rapport au corps du capteur. BRT0493FR (ES6779 CFR0372) 2958039 -2- À cet effet, un isolant électrique est prévu autour de ces zones de connexion. L'inconvénient de cet isolant est la transmission de chaleur par son intermédiaire vers le joint d'étanchéité contre lequel il est en appui. Ceci peut entraîner notamment des dégazages accrus causant une atmosphère réductrice entraînant une dérive de l'élément 5 sensible, et une dégradation des caractéristiques mécaniques du joint d'étanchéité et donc de l'étanchéité du capteur. L'invention a donc pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur en proposant un capteur avec une transmission de température diminuée vers le joint d'étanchéité. 10 À cet effet, l'invention a pour objet un capteur de température pour véhicule automobile comprenant : - deux premiers fils électriques respectivement connectés d'une part à un élément sensible à la température et d'autre part à deux seconds fils électriques pour transmettre une information de température dudit élément sensible, 15 - un isolant électrique au niveau de la connexion électrique des premiers et des seconds fils électriques, et - un joint d'étanchéité entourant partiellement les deux seconds fils électriques, caractérisé en ce que ledit capteur comporte en outre au moins une entretoise intercalée entre l'isolant électrique et le joint d'étanchéité, et présentant au moins une surface 20 d'appui de taille inférieure à la surface en vis-à-vis de l'isolant électrique ou du joint d'étanchéité. Cette entretoise permet de réduire la surface de contact entre l'isolant électrique et le joint d'étanchéité de façon à réduire la transmission de température au joint d'étanchéité et donc son échauffement. 25 Ledit capteur peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : ladite au moins une entretoise est formée d'une seule pièce avec l'isolant électrique, - ladite au moins une entretoise est formée d'une seule pièce avec le joint d'étanchéité, - ladite au moins une entretoise s'étend entre les canaux de passage des deux seconds 30 fils électriques prévus d'une part sur l'isolant électrique et d'autre part sur le joint BRT0493FR (ES6779 CFR0372) 2958039 -3- d'étanchéité, - ladite au moins une entretoise est disposée sur la périphérie de l'isolant électrique d'une part et du joint d'étanchéité d'autre part, - ladite au moins une entretoise est formée par moulage, 5 - ladite au moins une entretoise présente au moins un décrochement d'amincissement au niveau du passage d'un second fil électrique, ladite au moins une entretoise comporte des canaux de passage pour les deux seconds fils électriques, ladite au moins une entretoise est formée par un amincissement de matière autour 10 des canaux de passage des deux seconds fils électriques, ledit capteur comporte deux cosses de connexion électrique entre les premiers et seconds fils électriques, et l'isolant électrique isole les deux cosses de connexion électrique d'une part l'une par rapport à l'autre et d'autre part par rapport au corps dudit capteur, 15 l'isolant électrique est en céramique, l'isolant électrique est réalisé en matière plastique haute température, c'est-à-dire en un matériau plastique résistant à de hautes températures, et le joint d'étanchéité est un élastomère. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description 20 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 perspective d'un isolant électrique et d'une entretoise du capteur de la figure 1 selon un premier mode de réalisation, 25 - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un isolant électrique et d'une entretoise du capteur selon un second mode de réalisation, - la figure 4a est une vue en coupe longitudinale d'un isolant électrique et d'une entretoise du capteur selon un troisième mode de réalisation, - la figure 4b est vue de face de l'isolant électrique et de l'entretoise de la figure 4a, BRT0493FR (ES6779 CFR0372) 2958039 -4- - la figure 5a est une vue en coupe longitudinale d'un isolant électrique et d'une entretoise du capteur selon un quatrième mode de réalisation, et - la figure 5b est vue de face de l'isolant électrique et de l'entretoise de la figure 5a. Dans ces figures les éléments sensiblement identiques portent les mêmes 5 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, - deux premiers fils électriques 7 reliés à deux seconds fils électriques 9 servant à 10 assurer la liaison électrique avec un circuit électrique/électronique d'une unité de traitement pour acheminer le signal de température fourni par la thermistance 5 à l'unité de traitement, un isolant 11 électrique au niveau de la connexion électrique des premiers 7 et des seconds 9 fils électriques, 15 - un joint d'étanchéité 13 entourant partiellement les deux seconds fils électriques 9 à l'extrémité opposée du capteur 1 par rapport à la thermistance 5, et une entretoise 15 interposée entre l'isolant électrique 11 et le joint d'étanchéité 13. 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® 20 601 (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. 25 Ce boîtier 3 peut comporter un système de fixation 17 sur une paroi (non représentée) délimitant un milieu dont on cherche à connaître la température, tel que la culasse d'un moteur. Pour cela, le système de fixation 17 peut comporter une butée 19 extérieure et un moyen de serrage tel qu'une vis 21 pour serrer la butée 19 contre une surface d'appui complémentaire de la paroi délimitant le milieu à mesurer. 30 La thermistance 5 est un composant passif en matériau semi-conducteur dont la BRT0493FR (ES6779 CFR0372) 2958039 -5- 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 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) 5 dans le cas contraire. Les premiers fils électriques 7 sont maintenus dans une gaine isolante 23 présentant un canal de passage 25 associé pour chaque premier fil électrique 7 de sorte qu'ils soient isolés entre eux et maintenus par la gaine isolante 23. La gaine isolante 23 est de forme générale allongée, dont la direction 10 longitudinale correspond à la direction des premiers fils électriques 7. Cette gaine 23 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 23 est à l'intérieur en matière céramique 15 électriquement isolante et résistante à la chaleur, et à l'extérieur par exemple en acier réfractaire. 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 20 électrique 27, par exemple sous forme d'une cosse, aux seconds fils électriques 9 de diamètre plus important et de matériaux moins nobles, pour réduire les coûts. L'isolant électrique 11 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. 25 À titre d'exemple, l'isolant électrique 11 est en matière céramique électriquement isolante et résistante à la chaleur. On peut également prévoir un isolant électrique 11 réalisé en un matériau plastique résistant à de hautes températures. Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, l'isolant électrique 11 comporte deux logements 29 pour recevoir les cosses de connexion 27 ainsi que d'une part deux 30 canaux de passage 31 pour les premiers fils électriques 7 et deux canaux de passage 33 BRT0493FR (ES6779 CFR0372) 2958039 -6- pour les seconds fils électriques 9. Cet isolant électrique 11 permet donc d'isoler électriquement les deux cosses de connexion 27 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 27 afin 5 d'éviter qu'une traction sur les seconds fils électriques 9 n'entraîne une éjection ou une détérioration des composants internes du capteur 1. Par ailleurs, le joint d'étanchéité 13, 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. L'entretoise 15 est donc disposée en appui contre d'une part l'isolant électrique 11 et le joint d'étanchéité 13. Sur les figures, on a représenté une entretoise 15 formée d'une seule pièce par 15 exemple par moulage avec l'isolant électrique 11. On peut prévoir en variante une entretoise 15 formée d'une seule pièce avec le joint d'étanchéité 13 ou encore distincte de l'isolant 11 ou du joint d'étanchéité 13. Les figures 1 et 2 représentent un premier mode de réalisation selon lequel l'entretoise 15 est disposée entre les canaux de passage 33 des deux seconds fils 20 électriques 9 prévus sur l'isolant électrique 11 et s'étend vers le joint d'étanchéité 13 pour venir en appui entre les canaux de passage 35 des seconds fils électriques 9 prévus sur le joint d'étanchéité 13. Dans ce cas, l'entretoise 15 permet également de séparer les deux seconds fils électriques 9. 25 Comme on le constate sur la figure 2, l'entretoise 15 est réalisée sous la forme d'une paroi séparatrice présentant deux décrochements 37 d'amincissement de chaque côté de la paroi au niveau du passage de chaque second fil électrique 9. De plus dans cet exemple, les surfaces de l'entretoise 15 et du joint d'étanchéité 13 en vis-à-vis sont de tailles différentes. Plus précisément, la surface d'appui de 30 l'entretoise 15 est de taille inférieure à la surface en vis-à-vis du joint d'étanchéité 13, ce BRT0493FR (ES6779 CFR0372) 2958039 -7- qui permet de limiter la transmission de chaleur de l'isolant électrique 11 au joint d'étanchéité. Bien entendu, on peut prévoir que ce sont les surfaces de l'entretoise 15 et de l'isolant électrique 11 qui sont de tailles différentes pour réduire la transmission de chaleur. 5 En outre, dans l'exemple illustré, la hauteur de l'entretoise 15 est inférieure au diamètre de l'isolant électrique 11. On peut prévoir en variante que cette hauteur est sensiblement équivalente au diamètre de l'isolant électrique 11. Un second mode de réalisation illustré par la figure 3 diffère du premier mode de réalisation par le fait que deux entretoises 15 sont disposés sur la périphérie de l'isolant 10 électrique 11 vers l'extérieur des canaux de passage 33 des seconds fils électriques 9. De façon similaire, ces entretoises 15 sont en appui sur la périphérie du joint d'étanchéité 13 vers l'extérieur des canaux de passage 35. Dans ce cas, les entretoises 15 présentent respectivement un décrochement 37 d'amincissement au niveau du passage de chaque second fil électrique 9. 15 Selon un troisième mode de réalisation, l'entretoise 15 est agencée au niveau des canaux de passage 33,35 prévus sur l'isolant électrique 11 et le joint d'étanchéité 13. À cet effet, l'entretoise 15 peut être une pièce ajoutée au niveau des canaux de passage 33,35 et présentant un prolongement de ces canaux de passage 33,35. En se référant aux figures 4a et 4b, on constate que l'entretoise 15 est formée par 20 un amincissement de matière autour des canaux de passage 33 des deux seconds fils électriques 9 prévus sur l'isolant électrique 11. L'entretoise 15 peut également être formée par un amincissement de matière autour des canaux de passage 35 des deux seconds fils électriques 9 prévus sur le joint d'étanchéité 13. 25 Selon l'exemple illustré sur les figures 4a,4b, après amincissement on obtient une forme sensiblement cylindrique autour de chaque canal de passage 33,35. Selon un quatrième mode de réalisation illustré par les figures 5a,5b, après amincissement on obtient une forme sensiblement rectangulaire autour des deux canaux de passage 33,35. 30 Ainsi, quel que soit le mode de réalisation de l'entretoise 15, on réduit la surface BRT0493FR (ES6779 CFR0372) 5 2958039 -8- de contact entre l'isolant électrique 11 et le joint d'étanchéité 13, ce qui permet de limiter l'échauffement du joint d'étanchéité 13 et donc une détérioration du joint d'étanchéité 13 et donc des composants internes du capteur 1. BRT0493FR (ES6779 CFR0372) REVENDICATIONS1. Capteur de température pour véhicule automobile comprenant : deux premiers fils électriques (7) connectés d'une part à un élément sensible (5) à la température et d'autre part à deux seconds fils électriques (9) pour transmettre une information de température dudit élément sensible (5), un isolant électrique (11) au niveau de la connexion électrique des premiers (7) et des seconds (9) fils électriques, et un joint d'étanchéité (13) entourant partiellement les deux seconds fils électriques (9), caractérisé en ce que ledit capteur comporte en outre au moins une entretoise (15) intercalée entre l'isolant électrique (11) et le joint d'étanchéité (13), et présentant au moins une surface d'appui de taille inférieure à la surface en vis-à-vis de l'isolant électrique (11) ou du joint d'étanchéité (13). 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins une entretoise (15) est formée d'une seule pièce avec l'isolant électrique (11). 3. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins une entretoise (15) est formée d'une seule pièce avec le joint d'étanchéité (13). 4. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une entretoise (15) s'étend entre les canaux de passage (33,35) des deux seconds fils électriques (9) prévus d'une part sur l'isolant électrique (11) et d'autre part sur le joint d'étanchéité (13). 5. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une entretoise (15) est disposée sur la périphérie de l'isolant électrique (11) d'une part et du joint d'étanchéité (13) d'autre part. 6. Capteur selon l'une des revendications 2 ou 3, prise en combinaison avec l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que ladite au moins une entretoise (15) est formée par moulage. 7. Capteur selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que ladite au moins une entretoise (15) présente au moins un décrochement BRT0493FR (ES6779 CFR0372) 2958039 -10- (37) d'amincissement au niveau du passage d'un second fil électrique (9). 8. Capteurs selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une entretoise (15) comporte des canaux de passage (33,35) pour les deux seconds fils électriques (9). 5 9. Capteur selon l'une des revendications 2 ou 3, prise en combinaison avec la revendication 8, caractérisé en ce que ladite au moins une entretoise (15) est formée par un amincissement de matière autour des canaux de passage (33,35) des deux seconds fils électriques (9). 10. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé 10 en ce qu'il comporte deux cosses (27) de connexion électrique entre les premiers (7) et seconds (9) fils électriques, et en ce que l'isolant électrique (11) isole les deux cosses (27) de connexion électrique d'une part l'une par rapport à l'autre et d'autre part par rapport au corps dudit capteur. 11. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé 15 en ce que l'isolant électrique (11) est en céramique. 12. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'isolant électrique (11) est réalisé en matière plastique haute température. 13. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé 20 en ce que le joint d'étanchéité (13) est un élastomère. BRT0493FR (ES6779 CFR0372)