Brevet FR3094483A1 — publié le 20201002

Description Titre de l'invention : Boitier de protection pour capteur de tem- pérature de véhicule [0001] La présente invention concerne un capteur de température pour moteur de véhicule et son procédé de fabrication. [0002] Les capteurs de température comprenant un thermocouple pour mesurer les hautes températures sont largement utilisés dans le domaine des systèmes d'échappement de moteur à combustions interne. Les thermocouples fournissent une précision de mesure relativement élevée. C'est pourquoi ils sont utilisés dans ce domaine ayant des exigences élevées en termes de contrôle d'émissions dc polluants. [0003] Lc principe de mesure des thermocouples est basé sur l'effet Seebeck qui se traduit par une différence dc potentiel entre deux fils métalliques différents lorsqu'ils sont soumis à une différence de température. Les deux fils métalliques sont soudés entre eux à une première extrémité formant une jonction chaude (ou point chaud) destinée à mesurer la température Tl du milieu à mesurer, comme par exemple la température des gaz d'échappement d'un système d'échappement. Les deux fils métalliques du thermocouple comportent également chacun une deuxième extrémité reliée chacune à un voltmètre par une jonction froide (ou point froid) qui est à une température de référence TO. [0004] Cc type de capteur de température est connu pour comprendre un circuit imprimé (PCB) comportant un circuit intégré intégrant le voltmètre. Lc circuit intégré est un circuit intégré à application spécifique ASIC (Application Specific for Integrated Circuit) capable de traiter des signaux de tension pour les convertir en température. Il est capable de fournir un signal de sortie analogique ou numérique et d'utiliser un protocole numérique de type SENT (Single Edgc Nibblc Transmission) ou PWM (Pulsed Width Modulation) ou encore PSI (Peripheral Sensor Interface). [0005] Les capteurs de température de l'art antérieur, comprennent classiquement un boiticr qui contient une carte électronique sur laquelle sont brasées plusieurs cosses. Les cosses sont serties - et potentiellement soudées - sur l'âme métallique d'un fil multibrin. Cette connexion est dans le cas d'un capteur thermocouple appelée la jonction froide. L'âme métallique de chaque fil et revêtue d'un isolant. Un joint silicone également serti sur la cosse assure l'étanchéité entre cet isolant et une cassette, laquelle dispose de nervures qui sont refondues lors de la fabrication du boitier par injection plastique. La fusion de ces nervures avec la matière plastique du boitier assure l'étanchéité entre cassette et boitier. [0006] Un inconvénient de ce type de capteur provient du fait que la jonction froide est 2 fortement influencée par la température extérieure de l'eider, en particulier lorsqu'une face du boitier est exposée à un flux d'air d'une température différente de la température ambiante environnant le hoitier. Dans ces conditions, il existe un écart de température important entre la jonction froide et les composants électroniques placés sur le PCB chargés entre autre de mesurer sa température. Cet écart (ou gradient) de température est susceptible de créer une erreur de mesure. La précision du capteur est alors insuffisante. [0007] La présente invention a donc pour objectif de pallier cet inconvénient de l'art antérieur en proposant un capteur de température dont la protection de la jonction froide est améliorée. [0008] Pour cela la présente invention propose un capteur de température pour moteur de véhicule, comprenant : un boitier contenant une carte électronique et traversé par au moins une paire de fils munie de cosses, la cosse étant constituée d'une portion sertie sur un conducteur disposé dans le boiter, un connecteur comportant au moins un insert métallique assurant la connexion électrique avec la carte électronique le [initier comprenant au moins une cavité d'air aménagée entre la portion sertie et la face inférieure du hoitier. [0009] Selon un mode de réalisation de l'invention, le capteur de température comprend une deuxième cavité d'air aménagée entre la portion sertie et la face supérieure du boitier. [0010] Selon un mode de réalisation de l'invention, la première et deuxième cavités se re- joignent pour former une seule cavité qui entoure la portion sertie. [0011] Selon un mode de réalisation de l'invention, la première cavité est refermée par un capot latéral [0012] Selon un mode de réalisation de l'invention, le capot est fixé de façon étanche sur le boiter. [0013] Selon un mode de réalisation de l'invention, le capot latéral est formé avec la même matière que le boitier. [0014] Selon un mode de réalisation de l'invention, le boitier comporte des nervures internes disposées dans la partie inférieure du boitier, sous la portion sertie. [0015] Selon un mode de réalisation de l'invention, le boitier comporte des nervures supplé- mentaires disposées dans la partie supérieure du boitier. [0016] Selon un mode de réalisation de l'invention, le capteur est un thermocouple. [0017] L'invention concerne également l'utilisation du capteur selon l'invention dans un véhicule automobile. [0018] D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et ap- paraîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant 3 aux figures annexées, données à titre d'exemple et dans lesquelles: [0019] - La [Fig. 1] est une représentation d'une vue en élévation d'un capteur de tem- pérature selon un mode de réalisation de l'invention avec PCB mis en place ; La [Fig. 2] est une représentation d'une vue en élévation d'un capteur de température selon un mode de réalisation de l'invention sans PCB mis en place ; La [Fig. 3] est une représentation schématique d'une vue en coupe longitudinale d'un capteur de température selon un mode de réalisation de l'invention ; La [Fig. 4] est une représentation schématique d'une vue en coupe transversale d'un capteur de température selon un mode de réalisation de l'invention sans capot latéral; La [Fig. 5] est une représentation schématique d'une vue en coupe transversale d'un capteur de température selon un mode de réalisation de l'invention avec capot latéral ; La [Fig. 6] est une représentation d'une vue en élévation d'un capteur de température selon un autre mode de réalisation de l'invention avec PCB mis en place ; La [Fig. 7] est une représentation d'une vue en élévation d'une partie d'un capteur de température selon un autre mode de réalisation de l'invention sans PCB mis en place ; La [Fig. 8] est une représentation schématique d'une vue en coupe longitudinale d'un capteur de température selon un autre mode de réalisation de l'invention ; La [Fig. 9] est une représentation d'une vue en élévation vue de dessous d'un capteur de température selon un mode de réalisation de l'invention ; [0020] Un véhicule dans le cadre de l'invention, est tout type de véhicules terrestres, et par exemple automobile et camion, et aériens, et par exemple les drones ou avions. [0021] Le capteur selon l'invention, illustré figures 1, 2 et 3, comprend un boitier 1 contenant une carte électronique 14, également appelé PCB (printed circuit board selon la terminologie anglaise). Le boitier 1 est traversé par au moins une paires 2 de fils 3 munie de cosses 8 et de joints manchons filaires 6 tous deux sertis. Les cosses 8 sont insérées droites dans le boitier 1 et pliées ensuite directement à l'intérieur à l'aide d'un outil de pliage. Selon un mode de réalisation de l'invention, la matière du boitier 1 est un thermoplastique tel que par exemple du PA66, PA6, PBT, PPS ou bien PPA. [0022] La carte électronique 14 est disposée dans le boitier 1 et repose sur plusieurs zones d'appui 105. Ces zones d'appui sont formées autour de pions 104, 106 Les pions 104, 106 sont déformés à chaud, par exemple par bouterollage, pour fixer la carte de façon définitive. La position des pions et leur diamètre sont choisis afin d'assurer la ro- bustcsse du maintien de la carte 14 notamment en situation de vibration. Les pions 104, 106 ont par exemple, chacun, un diamètre supérieur ou égal à 2.5mm. Selon un mode de réalisation de l'invention, les pions 104, 106 sont situés entre le premier tiers et la moitié de la carte pour limiter les vibrations. [0023] Un espace libre 107 est prévu dans le boiticr 1 de façon à ce qu'un outil de pliage des cosses 8 puisse être introduit dans le boitier 1. Après pliage, cet outil est retiré et laisse la place à une bride qui vient fixer définitivement les cosses. [0024] Le boitier 1 comporte un connecteur 101. Le connecteur 101 comporte au moins un insert métallique 10 assurant la connexion électrique avec la carte électronique 14. Selon un mode de réalisation de l'insert est en bronze ou en laiton. [0025] La cosse 8 est constituée d'une portion 804 sertie sur un conducteur 5 disposé dans le boiter 1. Dans le cas d'un capteur thermocouple cette portion est appelée la jonction froide 804 du thermocouple. [0026] Le boitier est fermé par un capot principal 13, illustré figure 4, 5 et 8, qui protège la carte électronique de l'environnement extérieur (humidité, pollution, liquides). Ce capot 13 est fixé de façon étanche au boiticr 1 par collage, par vibration ou par soudure laser. [0027] Dans le cadre de l'invention, au moins une cavité est aménagée autour des cosses 8. Cette cavité permet de limiter l'erreur de mesure dans le cas où l'une des faces du boitier 1 est soumise à un flux d'air de température différente de la température ambiante [0028] Dans le cas d'un capteur thermocouple, le flux d'air provient par exemple de l'air extérieur au véhicule, lorsque le boitier n'est pas placé sous le cache moteur, ou clans une zone isolée. Dans cette configuration, une face du boitier est en contact avec le moteur, entre 50°C et 150°C, et la face opposée voit un flux d'air froid, entre -40°C à 10°C. Ce gradient entre les faces extérieures du boitier 1 génère dans le boitier un gradient entre la jonction froide du thermocouple 804 et la carte électronique 14 intégrant l'élément qui mesure la température froide. [0029] Pour limiter ce gradient, au moins une cavité d'air 108 est aménagée entre la jonction froide 804 et la face inférieure et latérale du boitier 1. [0030] Selon un mode de réalisation de l'invention, une deuxième cavité d'air 109 est aménagée entre la jonction froide et la face supérieure et latérale. [0031] Ces cavités 108, 109 jouent le rôle d'isolant thermique et permettent un gain d'environ 10 degrés sur l'écart de température pour un gradient extérieur de 100°C. [0032] Comme illustré figures 3, 4 et 5 la première cavité 108 est refermée par un capot latéral 12, afin d'éviter tout écoulement d'air dans cette zone. Selon un mode de réalisation le capot 12 est fixé de façon étanche sur le boiter 1. Le capot latéral 12 est par-exemple fixé avec une soudure par ultrasons (20 à 30kHz) dont le temps de cycle est rapide. Pour cela, des vecteurs d'énergie 1201 sont aménagés sur la face interne du capot latéral 12 et sont fondus et mélangés avec la matière du boiticr 1. [0033] Selon un mode de réalisation de l'invention, le capot latéral 12 est formé avec la même matière que le boiticr 1. Le boiticr 1 comporte des nervures 117 internes et des zones d'appui 116 formées à l'extrémité de la paroi du boiticr 1, qui permettent d'équilibrer la soudure sur tout le pourtour du capot 12. Les nervures internes 117 sont disposées dans la partie inférieure du boiticr 1, sous la jonction froide 804. Le hoiticr comporte au moins deux trous 118 formés sous le hoiticr 1 pour l'échappement d'eau qui pourrait être retenue dans la première cavité 108. [0034] Selon un mode de réalisation de l'invention, le hoiticr comporte des nervures 111 supplémentaires qui permettent d'assurer une meilleure rigidité du hoiticr 1. Ces nervures supplémentaires 111 sont disposées dans la partie supérieure du hoiticr 1. [0035] Dans le cadre de l'invention les parties supérieure et inférieure du boitier, et de manière générale toute les références à un sens de positionnement, sont définies par rapport à la face du hoiticr 1 comportant le capot 13 principal et qui est considérée comme la face supérieure du capteur. [0036] Selon un autre mode de réalisation de l'invention illustrée figures 6, 7, 8 et 9, les première 108 et deuxième cavités 109 se rejoignent pour former une seule cavité 120. Cette cavité 120 entoure la jonction froide 804. Dans cette configuration, le hoiticr 1 comporte également les nervures internes 117 et supplémentaires 111, qui ont pour rôle de rigidifier la jonction froide, et qui ont aussi pour rôle d'équilibrer la soudure du capot latéral 12. [0037] La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications. 6 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] REVENDICATIONSCapteur de température (1) pour moteur de véhicule, comprenant : un boiticr (1) contenant une carte électronique (14) et traversé par au moins une paires (2) de fils (3) munie de cosses (8), la cosse (8) étant constituée d'une portion (804) sertie sur un conducteur (5) disposé dans le boiter (1), un connecteur (101) comportant au moins un insert métallique (10) assurant la connexion électrique avec la carte électronique (14) caractérisé en ce que le boiticr comprend au moins une cavité d'air (108) aménagée entre la portion sertie (804) et la face inférieure du boitier (1). Capteur de température (1) selon la revendication 1, comprenant une deuxième cavité d'air (109) aménagée entre la portion sertie (804) et la face supérieure du boitier (1). Capteur de température (1) selon la revendication 2, dans lequel la première (108) et deuxième cavités (109) se rejoignent pour former une seule cavité (120) qui entoure la portion sertie (804). Capteur de température (1) selon une des revendications 1 à 3, dans lequel la première cavité (108) est refermée par un capot latéral (12) Capteur de température (1) selon la revendication 4, dans lequel le capot (12) est fixé de façon étanche sur le boiter (1). Capteur de température (1) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le capot latéral (12) est formé avec la même matière que le boitier (1). Capteur de température (1) selon une des revendications 1 à 6, dans lequel le boitier (1) comporte des nervures (117) internes disposées dans la partie inférieure du boitier (1), sous la portion sertie (804). Capteur de température (1) selon une des revendications 1 à 7, dans lequel le boitier (1) comporte des nervures (111) supplémentaires disposées dans la partie supérieure du boitier (1). Capteur de température (1) selon une des revendications 1 à 8, le capteur étant un thermocouple. Utilisation du capteur selon une de revendications 1 à 8 dans un véhicule automobile.