Brevet FR2984494A1 — publié le 20130621

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. De tels capteurs comprennent un élément sensible à la température tel qu'une thermistance, relié vers l'extérieur à un circuit électrique / électronique d'exploitation 10 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 15 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'un moyen de connexion électrique par exemple sous forme de cosses de connexion, à des seconds fils électriques, servant à assurer la liaison électrique avec les circuits électriques / électroniques. 20 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 25 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 être isolés électriquement entre eux et par rapport au corps du capteur. À cet effet, un isolant électrique est prévu autour de ces zones de connexion. 30 Le moyen de connexion électrique par exemple sous forme de cosses de connexion, est donc logé dans l'isolant électrique. BRT0855 (CFR0496) -2- L'assemblage du moyen de connexion aux fils électriques se fait par exemple par sertissage. Ce sertissage est sécurisé par une opération de soudure. Toutefois, cette opération de soudure ne peut pas être mise en oeuvre lorsque l'isolant est déjà agencé autour du moyen de connexion, car le moyen de connexion n'est 5 pas accessible. Il est donc nécessaire de manipuler l'isolant pour pouvoir réaliser l'opération de soudure. L'invention a donc pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. À cet effet, l'invention a pour objet un capteur de température pour véhicule automobile comprenant : 10 un élément sensible à la température, au moins un premier fil électrique connecté audit élément sensible à la température, au moins un second fil électrique connecté au premier fil et configuré pour transmettre une information de température dudit élément sensible, un moyen de connexion électrique pour connecter le premier fil électrique au second 15 fil électrique associé, et un isolant électrique au niveau de la connexion électrique du premier et du second fil électrique, caractérisé en ce que ledit isolant électrique présente au moins un décrochement délimitant au moins un logement ouvert pour recevoir ledit moyen de connexion, de 20 sorte que ledit moyen de connexion électrique soit accessible depuis l'extérieur dudit isolant. Ainsi, le moyen de connexion reste accessible même lorsque l'isolant électrique est déjà mis en place autour de la zone de connexion entre les premiers et seconds fils électriques. 25 Ledit capteur peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : ledit capteur comprend deux premiers fils électriques connectés audit élément sensible à la température, et deux seconds fils électriques respectivement connectés aux premiers fils ; 30 ledit moyen de connexion électrique comporte au moins une cosse de connexion BRT0855 (CFR0496) -3- électrique, et ledit au moins un logement ouvert est destiné à recevoir ladite au moins une cosse de connexion ; ledit moyen de connexion électrique comporte deux cosses de connexion électriques, et ledit isolant électrique présente deux décrochements délimitant deux logements ouverts pour recevoir respectivement les deux cosses de connexion et une paroi séparatrice s'étendant entre les deux décrochements de manière à isoler les deux cosses de connexion électrique l'une par rapport à l'autre ; ladite au moins une cosse de connexion présente une première partie de cosse associée à un premier fil électrique et une deuxième partie de cosse associée à un deuxième fil électrique, et lesdites première et deuxième parties de cosse étant reliées entre elles par une bride de liaison ; ladite au moins une cosse de connexion est sertie sur lesdits premier et second fils électriques à connecter ; ladite au moins une cosse de connexion est soudée auxdits premier et second fils électriques à connecter ; ledit logement ouvert est conformé de manière à autoriser l'introduction de ladite au moins une cosse de connexion dans ledit logement en position de soudage ; ladite au moins une cosse présente une section transversale sensiblement trapézoïdale, de sorte que ladite au moins une cosse soit immobilisée en rotation dans ledit logement ; le fond dudit logement présente une forme sensiblement trapézoïdale ou oblongue ou rectangulaire ; ladite deuxième partie de cosse présente une section transversale sensiblement trapézoïdale ; ledit isolant électrique présente une forme générale sensiblement cylindrique ; ledit isolant comporte au moins un premier canal de passage pour le premier fil électrique et au moins un second canal de passage pour le second fil électrique ; ledit isolant électrique est en céramique ; ledit isolant électrique est réalisé en matière plastique haute température. BRT0855 (CFR0496) -4- 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 annexés sur lesquels : la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un capteur selon l'invention, la figure 2a est une vue en perspective d'un isolant électrique, la figure 2b est une vue en perspective d'une partie du capteur de la figure 1 représentant l'isolant de la figure 2a recevant des fils électriques et deux cosses de connexion ayant une première et une deuxième partie de cosse, la figure 3a est une vue en coupe schématique représentant l'isolant électrique et les premières parties de cosse des deux cosses de connexion, la figure 3best une vue en coupe schématique représentant l'isolant électrique et les deuxièmes parties de cosse des deux cosses de connexion. Dans ces figures les éléments sensiblement identiques portent les mêmes 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, au moins un premier fil électrique 7, ici deux premiers fils électriques 7, chaque premier fil 7 étant relié à un second fil électrique 9 servant à 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, un joint d'étanchéité 13 entourant partiellement les deux seconds fils électriques 9 en sortie de l'isolant 11 ; le joint d'étanchéité 13 étant disposé à l'extrémité opposée du capteur 1 par rapport à la thermistance 5, et un moyen de connexion électrique 15 pour connecter respectivement chaque premier fil électrique 7 à un second fil électrique 9 associé ; ce moyen de connexion BRT0855 (CFR0496) -5- 15 est reçu dans l'isolant électrique 11 de manière à isoler la zone de connexion du corps du capteur 1. 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® 5 601 (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. 10 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. 15 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 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) 20 dans le cas contraire. En ce qui concerne les fils électriques 7, 9, ils peuvent être de diamètre différents. Notamment, les seconds fils électriques 9 peuvent être de diamètre plus important et de matériaux moins nobles que les premiers fils électriques 7, pour réduire les coûts. 25 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 longitudinale correspond à la direction des premiers fils électriques 7. Cette gaine 23 30 comporte une enveloppe de forme générale cylindrique, de manière à pouvoir épouser la BRT0855 (CFR0496) -6- 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 électriquement isolante et résistante à la chaleur, et à l'extérieur par exemple en acier 5 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 sont reliés par l'intermédiaire du moyen de connexion 15 aux seconds fils électriques 9. 10 Ce moyen de connexion 15 est reçu au moins partiellement dans au moins un logement 29 ouvert de l'isolant 11 mieux visible sur les figures 2a et 2b. À cet effet, l'isolant électrique 11 présente au moins un décrochement 30, délimitant un logement 29 qui soit accessible depuis l'extérieur de l'isolant 11. Et de ce fait, le moyen de connexion 15 reste accessible, par exemple pour une opération 15 d'assemblage comme décrit par la suite, même lorsque l'isolant 11 entoure déjà le moyen de connexion 15. L'isolant 11 présente en outre d'une part deux premiers canaux de passage 31 pour les premiers fils électriques 7 et deux seconds canaux de passage 33 pour les seconds fils électriques 9. Les seconds fils électriques 9 en sortie de l'isolant 11 passent 20 ensuite à travers des canaux de passage 35 dans le joint d'étanchéité 13. De plus, les premiers canaux de passage 31 débouchent par exemple dans le logement 29 ouvert du moyen de connexion 15. Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2b avec deux premiers fils 7 et deux seconds fils 9, le moyen de connexion électrique 15 comporte deux cosses de connexion 25 électrique 27 pour connecter respectivement un premier fil 7 à un second fil 9 associé. Il s'agit par exemple de cosses en acier inoxydable. Dans ce cas, l'isolant 11 présente deux logements ouverts 29 respectivement associés à une cosse de connexion 27. Deux décrochements 30 sont donc par exemple réalisés de façon parallèle sur un 30 même côté du corps de l'isolant 11, de manière à délimiter chacun un logement ouvert BRT0855 (CFR0496) -7- 29 respectif. Les premiers canaux 31 de passage sont selon l'exemple illustré ouverts et forment le fond des logements 29 de l'isolant 11 pour recevoir les cosses de connexion 27, comme cela est mieux visible sur les figures 3a et 3b. Par exemple, les seconds canaux de passage 33 sont de diamètre plus petit que les premiers canaux de passage 31 comme l'illustre la figure 2a. En particulier, les seconds canaux de passage 33 peuvent avoir des diamètres ajustés aux seconds fils électriques 9. Ainsi, l'introduction d'une cosse 27 dans un logement 29 est limitée, les cosses 27 venant en butée autour de l'entrée du second canal de passage 33. Par ailleurs, comme on le constate sur les figures 2a à 3b, l'isolant électrique 11 peut comporter une paroi séparatrice 37 s'étendant entre les deux décrochements 30 de manière à isoler les deux cosses de connexion 27 l'une par rapport à l'autre. Cette paroi séparatrice 37 est réalisée d'une seule pièce avec l'isolant 11. Par ailleurs, cette paroi séparatrice 37 peut présenter deux décrochements 39 15 d'amincissement de chaque côté de la paroi 31 au niveau du passage de chaque premier fil électrique 7 et de la cosse de connexion 27 associée. Du fait de cette paroi séparatrice 37, l'isolant électrique 11 permet donc d'isoler électriquement les deux cosses de connexion 27 l'une par rapport à l'autre. On décrit maintenant plus en détail les cosses de connexion 27. 20 Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 2b, une cosse de connexion 27 est réalisée en deux parties ; une première partie de cosse 28a et une deuxième partie de cosse 28b qui sont reliées entre elles par une bride de liaison 28c. La première partie de cosse 28a est associée à un premier fil électrique 7 tandis que la deuxième partie de cosse 28b est associée à un deuxième fil électrique 9. 25 Ces deux parties de cosse 28a, 28b sont respectivement serties sur le premier 7 ou second 9 fil électrique associé. La première partie de cosse 28a présente par exemple une forme générale sensiblement en « U » avant sertissage ; la base recevant le premier fil électrique 7 et les deux bras latéraux entourant de part et d'autre le premier fil électrique 7. Lors du 30 sertissage, les deux bras latéraux de la forme sensiblement en « U » sont par exemple BRT0855 (CFR0496) -8- repliés l'un sur l'autre et sur le premier fil électrique 7 comme on le voit sur les figures 2b et 3a. On permet ainsi de centrer le premier fil électrique 7. De plus, avec un tel sertissage le fil électrique 7 est entouré et protégé. La deuxième partie de cosse 28b est par exemple configurée pour un sertissage dit « en coeur » comme on le remarque sur la figure 3b. Pour cela, la deuxième partie de cosse 28b comporte également une base pour recevoir le deuxième fil électrique 9 et deux bras latéraux qui sont repliés en coeur. On peut en outre venir souder au niveau de la jonction de ces deux bras latéraux pour renforcer la connexion et éviter ainsi un problème de contactage électrique ultérieur. Par exemple, la base de la deuxième partie de cosse 28b a une forme arrondie dirigée vers l'extérieure de la portion lorsque les bras latéraux sont repliés. Cette forme arrondie permet de faciliter le pliage des bras latéraux et de limiter les contraintes mécaniques sur la portion lors du pliage. Cette forme en deux parties 28a, 28b d'une cosse de connexion 27 est particulièrement adaptée lorsqu'un des fils électriques à connecter, par exemple ici le premier fil électrique 7, est mono-brin, alors que l'autre fil, par exemple le second fil électrique 9, est multi-brins. À titre d'exemple, le premier fil électrique 7 mono-brin plus rigide que le fil multi-brins, présente par exemple un diamètre de 0,7 mm, tandis que le deuxième fil 9 multi-brins, plus souple que le fil mono-brin, présente par exemple un diamètre de 0,9 mm. La réalisation en deux parties 28a, 28b d'une cosse de connexion 27 telle que décrite ci-dessus permet de résoudre le problème de connexion entre un fil mono-brin et un fil multi-brins de diamètre différents tout en garantissant une fiabilité de connexion. Le sertissage en coeur sur le fil multi-brins permet de pénétrer dans ce fil multi25 brins pour garantir la connexion électrique. Ainsi, les cosses de connexion 27 peuvent être assemblées aux premiers 7 et seconds 9 fils électriques à connecter, par exemple par sertissage et/ou par soudage. De façon préférée, l'opération de soudure permet de sécuriser le sertissage. Cette opération de soudure est facilitée du fait que les cosses de connexion 27 30 soient accessibles depuis l'extérieur de l'isolant 11, car reçues dans des logements 29 BRT0855 (CFR0496) -9- ouverts de l'isolant 11. Cette opération de soudure peut donc avoir lieu même si l'isolant 11 est déjà mis en place autour du moyen de connexion 15 ; il n'est donc pas nécessaire de prévoir de manipulations de l'isolant 11 pour pouvoir effectuer cette opération. En outre, les logements 29 sont respectivement conformés de manière à imposer 5 le placement des cosses de connexion 27 en position de soudage, c'est-à-dire avec la bonne orientation pour permettre l'opération de soudage. Pour ce faire, selon l'exemple illustré sur les figures 2a à 3b, les cosses 27 présentent respectivement une section transversale sensiblement trapézoïdale qui vient s'engager dans le fond des logements 31, de manière à autoriser l'introduction des cosses 10 27 dans les logements 29 qu'en position de soudage. Les fonds 31 des logements 29 présentent quant à eux une forme complémentaire, par exemple sensiblement oblongue, ou rectangulaire ou encore trapézoïdale, pour autoriser l'introduction des cosses 27 dans les logements 29 seulement en position de soudage. Plus précisément, selon le mode de réalisation illustré (cf figure 3b), c'est la 15 deuxième partie de cosse 28b qui présente une telle section transversale sensiblement trapézoïdale qui vient s'engager dans le fond d'un logement 29. Ainsi, les cosses 27 correctement positionnées dans les logements ouverts 29, l'opération de soudure peut être réalisée. Par ailleurs, l'isolant électrique 11 présente par exemple une forme générale 20 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 électrique 11 est en matière céramique électriquement isolante et résistante à la chaleur. On peut utiliser par exemple de la stéatite. On peut également prévoir un isolant électrique 11 réalisé en un matériau plastique résistant à de 25 hautes températures. Par ailleurs, le joint d'étanchéité 13, par exemple réalisé en élastomère, peut également présenter 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. Un tel joint d'étanchéité 13 sensiblement cylindrique est 30 également appelé manchon d'étanchéité. BRT0855 (CFR0496) -10- Le joint ou manchon d'étanchéité 13 en bout de capteur permet donc d'assurer l'étanchéité par rapport à l'extérieur du corps du capteur 1. On comprend donc que l'isolant électrique 11 au niveau de la connexion entre les premiers 7 et seconds 9 fils électriques, présentant un design ouvert tel que décrit précédemment, c'est-à-dire avec des logements 29 ouverts pour recevoir le moyen de connexion 15, tel que les deux cosses 27, permet l'accès à ces cosses 27 même lorsque l'isolant 11 est déjà en place. Cet accès aux cosses 27 permet notamment un assemblage simplifié, par 10 exemple pour l'opération de soudure, entre les cosses 27 et les fils électriques. En outre, les logements 29 ouverts de l'isolant 11 étant conformés pour imposer l'orientation des cosses 27 pour l'opération de soudure, ceci permet de faciliter d'autant plus l'opération de soudure, sans nécessiter de manipulation de l'isolant 11. BRT0855 (CFR0496) REVENDICATIONS1. Capteur de température pour véhicule automobile comprenant : un élément sensible (5) à la température, au moins un premier fil électrique (7) connecté audit élément sensible (5) à la température, au moins un second fil électrique (9) connecté au premier fil (7) et configuré pour transmettre une information de température dudit élément sensible (5), un moyen de connexion électrique (15) pour connecter le premier fil électrique (7) au second fil (9) électrique associé, et un isolant électrique (11) au niveau de la connexion électrique du premier (7) et du second (9) fil électrique, caractérisé en ce que ledit isolant électrique (11) présente au moins un décrochement (30) délimitant au moins un logement ouvert (29) pour recevoir ledit moyen de 15 connexion (15), de sorte que ledit moyen de connexion (15) électrique soit accessible depuis l'extérieur dudit isolant (11). 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux premiers fils électriques (7) connectés audit élément sensible (5) à la température, et deux seconds fils électriques (9) respectivement connectés aux premiers fils (7). 20 3. Capteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit moyen de connexion électrique (15) comporte au moins une cosse (27) de connexion électrique, et en ce que ledit au moins un logement ouvert (29) est destiné à recevoir ladite au moins une cosse (27) de connexion. 4. Capteur selon la revendication 2 prise en combinaison avec la revendication 3, 25 caractérisé en ce que ledit moyen de connexion électrique (15) comporte deux cosses (27) de connexion électriques, et en ce que ledit isolant électrique (11) présente deux décrochements (30) délimitant deux logements ouverts (29) pour recevoir respectivement les deux cosses (27) de connexion et une paroi séparatrice (37) s'étendant entre les deux décrochements (30) de manière à isoler les deux BRT0855 (CFR0496)-12- cosses (27) de connexion électrique l'une par rapport à l'autre. 5. Capteur selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que ladite au moins une cosse de connexion (27) est sertie sur lesdits premier (7) et second (9) fils électriques à connecter. 6. Capteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ladite au moins une cosse de connexion (27) est soudée auxdits premier (7) et second (9) fils électriques à connecter. 7. Capteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit logement ouvert (29) est conformé de manière à autoriser l'introduction de ladite au moins une cosse (27) de connexion dans ledit logement en position de soudage. 8. Capteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite au moins une cosse (27) présente une section transversale sensiblement trapézoïdale. 9. Capteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le fond (31) dudit logement (29) présente une forme sensiblement trapézoïdale ou oblongue ou rectangulaire. 10. Capteur selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que ladite au moins une cosse de connexion présente une première partie de cosse (28a) associée au premier fil électrique (7) et une deuxième partie de cosse (28b) associée au deuxième fil électrique (9), lesdites première (28a) et deuxième (28b) parties de cosse étant reliées entre elles par une bride de liaison (28c). 11. Capteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite deuxième partie de cosse (28b) présente une section transversale sensiblement trapézoïdale. 12. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit isolant électrique (11) présente une forme générale sensiblement cylindrique. 13. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit isolant (11) comporte au moins un premier canal de passage (31) pour le premier fil électrique (7) et au moins un second canal de passage (33) pour le second fil électrique (9). BRT0855 (CFR0496)-13- 14. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que ledit isolant électrique (11) est en céramique. 15. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que ledit isolant électrique (11) est réalisé en matière plastique haute température. BRT0855 (CFR0496)