Brevet FR2958035A1 — 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 corps de protection métallique et deux premiers fils électriques en contact avec cette thermistance cheminent le long du corps 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. Lors de l'utilisation du capteur dans un milieu a haute température, le corps de protection métallique est oxydé, ce qui engendre une atmosphère réductrice dans la zone du capteur environnant l'élément sensible à la température enfermé dans le capteur. Cette atmosphère interne réductrice peut entraîner des dérives de l'élément sensible à la température. On peut oxyder le corps du capteur dans la zone environnant l'élément sensible à la température avant l'utilisation du capteur en milieu à haute température. Cette pré-25 oxydation permet d'éviter de créer une atmosphère réductrice. À cet effet, on utilise généralement une structure à tube chemisé permettant de limiter la zone environnant l'élément sensible à la température à une portion réduite du corps du capteur. Cependant, une telle pré-oxydation est réalisée lorsque l'élément sensible est 30 monté dans le corps du capteur ce qui fait donc subir un vieillissement à l'élément sensible. BRT0495FR (ES6780 CFR0373) 2958035 -2- De plus, l'assemblage du capteur doit se faire en plusieurs étapes dont notamment le montage de l'élément sensible à la température et du tube chemisé, la pré-oxydation et le montage des autres composants internes du capteur. L'invention a donc pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur en 5 proposant un capteur permettant d'empêcher la création d'une atmosphère réductrice tout en simplifiant l'assemblage d'un tel capteur. À cet effet, l'invention a pour objet un capteur de température pour véhicule automobile comprenant un élément sensible à la température monté dans un corps de protection dudit capteur, caractérisé en ce que ledit corps comporte une enveloppe 10 intérieure réalisée en un matériau métallique résistant à des températures élevées et configurée pour subir une oxydation avant le montage dudit élément sensible dans ledit corps. L'ensemble du corps du capteur est donc prévu par rapport au risque de créer une atmosphère réductrice. De plus, l'enveloppe intérieure du corps du capteur étant pré- 15 oxydée avant le montage de l'élément sensible dans le corps du capteur, l'élément sensible ne subit pas de premier vieillissement et l'assemblage du capteur ne comporte plus plusieurs étapes disjointes de montage des composants internes dans le corps du capteur. Ledit capteur peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques 20 suivantes, prises séparément ou en combinaison : - l'enveloppe intérieure comporte un alliage de nickel, de chrome et de fer, - l'enveloppe intérieure est réalisée en acier austénitique réfractaire, - la température d'oxydation de l'enveloppe intérieure est de l'ordre de 1150°C sur une durée comprise entre une et deux heures, - l'enveloppe intérieure présente une forme générale sensiblement cylindrique avec au moins une première portion d'extrémité enveloppant ledit élément sensible et une deuxième portion d'extrémité enveloppant un joint d'étanchéité dudit capteur, ledit capteur comporte une butée extérieure coiffant l'enveloppe intérieure, - la butée extérieure coiffe au moins une portion intermédiaire entre les première et deuxième portions d'extrémité de l'enveloppe intérieure, BRT0495FR (ES6780 CFR0373) 2958035 -3- - la butée extérieure est réalisée en un matériau différent de l'enveloppe intérieure, - la butée extérieure est réalisée en un matériau résistant à des températures élevées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple, sans caractère limitatif, en regard des dessins 5 annexés sur lesquels : - la figure 1 représente une vue en perspective d'une coupe longitudinale d'un capteur selon un premier exemple de réalisation, - la figure 2 représente une vue en coupe longitudinale d'un corps de protection d'un capteur selon un second exemple de réalisation, 10 - la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale d'un corps de protection d'un capteur selon un troisième exemple de réalisation, et - la figure 4 représente une vue en coupe longitudinale d'un corps de protection d'un capteur selon un quatrième exemple de réalisation. Dans ces figures les éléments sensiblement identiques portent les mêmes 15 numéros de référence. On a représenté sur la figure 1 un capteur de température 1 comprenant un corps 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 20 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, 25 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. Ce corps de protection 3 présente une enveloppe intérieure 15 sur toute la longueur du capteur 1. On entend par enveloppe intérieure 15 la partie du corps 3 environnant les composants internes du capteur 1. 30 Cette enveloppe intérieure 15 subit une oxydation avant le montage des BRT0495FR (ES6780 CFR0373) 2958035 -4- composants internes et notamment de la thermistance 5 du capteur 1. À cet effet, l'enveloppe intérieure 15 est réalisée en acier ou en alliage haute température, c'est à dire résistant aux hautes températures. On peut citer en exemple un alliage de nickel, de chrome et de fer de type Inconel® 601 (marque déposée), ou encore 5 de l'acier austénitique réfractaire. Une telle enveloppe intérieure 15 peut donc subir une oxydation à environ 1150°C pendant par exemple une à deux heures. Comme on le remarque sur la figure 1, l'enveloppe intérieure 15 est de forme générale sensiblement cylindrique. Le corps de protection 3 peut comporter un système de fixation 17 sur une paroi 10 (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 qui coiffe l'enveloppe 15 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. 15 La butée 19 peut être réalisée dans un matériau résistant aux hautes températures différent de celui choisi pour l'enveloppe intérieure 15. Dans l'exemple illustré sur la figure 1, l'enveloppe intérieure 15 comporte une première partie 15a au niveau de la thermistance 5 et une deuxième partie 15b de diamètre supérieur à la première partie 15a au niveau de la zone de connexion des 20 premiers 7 et seconds 9 fils électriques. La première partie 15a présente un agrandissement progressif de son diamètre au niveau de la butée extérieure 19 tout en étant inférieur à celui de la deuxième partie 15b. Ces deux parties 15a,15b sont réalisées dans le même matériau et subissent en même temps la pré-oxydation. D'autres alternatives du corps de protection 3 sont illustrées sur les figures 2 à 4. 25 Dans l'exemple de la figure 2, l'enveloppe intérieure 15 comporte en plus des deux parties d'extrémité 15a et 15b, deux autres parties intermédiaires 15c,15d intercalées entre les parties d'extrémité 15a et 15b. La troisième partie 15c chevauche la première partie 15a d'extrémité et la quatrième partie 15d chevauche la troisième partie 15c et est chevauchée à son tour par la deuxième partie d'extrémité 15b. Dans cet 30 exemple, c'est le diamètre de la quatrième partie 15d qui augmente progressivement au BRT0495FR (ES6780 CFR0373) 2958035 -5- niveau de la butée 19. Dans l'exemple de la figure 3, il n'y a qu'une partie intermédiaire 15c et c'est le diamètre de la deuxième partie d'extrémité 15b qui augmente progressivement au niveau de la butée 19. 5 Dans l'exemple de la figure 4, il n'y a que les deux parties d'extrémité 15a et 15b et c'est le diamètre de la deuxième partie 15b qui augmente progressivement au niveau de la butée 19. Dans toutes ces alternatives, l'enveloppe intérieure 15 est réalisée dans le même matériau et l'ensemble du corps 3 subit une pré-oxydation avant le montage des 10 composants internes du capteur 1, ce qui permet de faciliter le procédé d'assemblage du capteur 1 puisque tous les composants internes du capteur 1 sont montés après la pré-oxydation de l'enveloppe intérieure 15 du capteur 1. Par ailleurs, 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 15 CTN, coefficient de température négatif (ou NTC, Négative Température Coefficient en anglais) lorsque la résistance 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. Les premiers fils électriques 7 sont maintenus dans une gaine isolante 23 20 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 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 25 paroi de forme tubulaire du corps de protection 3 et être maintenue par celui-ci. À titre d'exemple, la gaine 23 est à l'intérieur en matière céramique 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 30 thermistance 5 et une extrémité opposée connectée à un second fil électrique 9. Les BRT0495FR (ES6780 CFR0373) 2958035 -6- premiers fils électriques 7 peuvent être reliés par l'intermédiaire d'une pièce de liaison électrique 27, par exemple sous forme de 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 5 manière à pouvoir épouser la paroi de forme tubulaire du corps de protection 3 et être maintenu par celui-ci. À titre d'exemple, l'isolant électrique 11 est en matière céramique électriquement isolante et résistante à la chaleur. Cet isolant électrique 11 comporte deux logements 29 pour recevoir les cosses de connexion 27 et permet d'isoler électriquement les deux cosses de connexion 27 l'une 10 par rapport à l'autre et également par rapport au corps 3. De plus, cet isolant 11 limite le mouvement en translation des cosses de connexion 27 afin 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 15 également une forme générale cylindrique de manière à pouvoir épouser la paroi de forme tubulaire du corps de protection 3 et être maintenu par celui-ci. On comprend donc qu'un tel capteur 1 avec une enveloppe intérieure 15 telle que définie précédemment, permet d'obtenir une solution simple pour éviter de créer une atmosphère réductrice pouvant entraîner des dérives de la thermistance 5. 20 BRT0495FR (ES6780 CFR0373) REVENDICATIONS1. Capteur de température pour véhicule automobile comprenant un élément sensible (5) à la température monté dans un corps (3) de protection dudit capteur, caractérisé en ce que ledit corps (3) comporte une enveloppe intérieure (15) réalisée en un matériau métallique résistant à des températures élevées et configurée pour subir une oxydation avant le montage dudit élément sensible (5) dans ledit corps (3). 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe intérieure (15) comporte un alliage de nickel, de chrome et de fer. 3. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe intérieure (15) est réalisée en acier austénitique réfractaire. 4. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température d'oxydation de l'enveloppe intérieure (15) est de l'ordre de 1150°C sur une durée comprise entre une et deux heures. 5. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe intérieure (15) présente une forme générale sensiblement cylindrique avec au moins une première portion d'extrémité (15a) enveloppant ledit élément sensible (5) et une deuxième portion d'extrémité (15b) enveloppant un joint d'étanchéité (13) dudit capteur. 6. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit capteur comporte une butée extérieure (19) coiffant l'enveloppe intérieure (15). 7. Capteur selon la revendication 5 prise en combinaison avec la revendication 6, caractérisé en ce que la butée extérieure (19) coiffe au moins une portion intermédiaire (15c,15d) entre les première (15a) et deuxième (15b) portions d'extrémité de l'enveloppe intérieure (15). 8. Capteur selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la butée extérieure (19) est réalisée en un matériau différent de l'enveloppe intérieure (15). BRT0495FR (ES6780 CFR0373) 2958035 -8- 9. Capteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la butée extérieure (19) est réalisée en un matériau résistant à des températures élevées. BRT0495FR (ES6780 CFR0373)