FR2948455A1 - Dispositif de capteur de pression - Google Patents

Abstract

Dispositif comprenant un module de capteur (20) de la pression, une pièce de raccordement (21) et un joint (7) pour coupler le module (20) à un système de mesure. Le module (20) comporte un élément de capteur muni d'une membrane (1) et de moyens de saisie du signal. L'élément de capteur est muni d'une enveloppe (4, 6) comportant un orifice de raccordement de pression (3) et des contacts électriques (5). La pièce de raccordement (21) comporte un canal de pression (23) couplé à l'orifice (3) par un joint (7). L'enveloppe (4, 6) comporte un prolongement tubulaire (61) et le canal (23) se termine dans un tube de raccordement (22).

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de capteur comportant un module de capteur pour la saisie de la pression et une pièce de raccordement et au moins un joint pour coupler le module de capteur à un système de mesure, - le module de capteur ayant au moins un élément de capteur muni d'une membrane et de moyens pour saisir un signal, - l'élément de capteur avec les moyens de saisie de signal étant muni d'une enveloppe comportant un orifice de branchement de pression et des contacts électriques, et - la pièce de raccordement comporte un canal de pression couplé par l'intermédiaire du joint à l'orifice de raccordement de pression du module de capteur. Etat de la technique De tels dispositifs de capteur sont par exemple utilisés pour les systèmes de sécurité dans le domaine automobile. Les éléments de capteur avec des parties du circuit d'exploitation, sont réalisés sous la forme d'une puce de capteur fabriquée en très grande série et munie d'une enveloppe. L'enveloppe sert d'une part à protéger la fonc- tion de capteur et les parties de circuit et d'autre part elle simplifie le montage de l'élément de capteur à son emplacement d'utilisation. Comme enveloppe, on utilise généralement un boîtier moulé en matière plastique comportant une plaquette métallique installée au-dessus de la membrane de capteur et munie d'un orifice de raccordement de pres- Sion. Ce type d'enveloppe est d'une fabrication simple et économique, elle est en outre extrêmement solide et résiste aux différents milieux. Comme le milieu de mesure dans de nombreuses applications contient de la saleté et des particules, on réalise généralement le raccordement de pression au système de mesure de façon que seule la membrane du capteur soit exposée au milieu à mesurer alors que les autres composants du module de capteur tels que par exemple les con-tacts électriques, ne viennent pas en contact avec le milieu de mesure. Pour cela, on installe le canal de pression de la pièce de raccordement dans l'alignement de l'orifice de raccordement de pression sur le module de capteur. La liaison entre le canal de pression et l'orifice de raccorde-

2 ment de pression, est rendue étanche pour protéger les autres composants du module de capteur contre le milieu à mesurer. La figure 1 montre cet exemple. Le module de capteur 10 ainsi présenté comporte une puce de capteur munie d'une membrane de capteur 1 pour la saisie de la pression. Au-dessus de la membrane de capteur 1, il y a une plaquette métallique 2 munie d'un orifice de raccordement de pression 3. La plaquette métallique 2 est intégrée dans le côté supérieur du boîtier moulé 4 de la plaquette ou puce de capteur. La face inférieure du boîtier moulé 4, comporte des contacts électriques 5 pour la plaquette de capteur. Le module de capteur 10 est ainsi installé sur une plaque de circuit 11. Le branchement de pression du module de capteur 10 avec un système de mesure se fait par l'intermédiaire de la pièce de raccordement 12 en forme de couvercle, munie d'un canal de pression 13. La pièce de raccordement 12 est ins- tallée au-dessus du module de capteur 10 pour que l'orifice de branchement de pression 3 du module de capteur 10 et le canal de pression 13 de la pièce de raccordement 12, soient alignés. Cette liaison en forme de bride entre l'orifice de raccordement de pression 3 et le canal de pression 13 est rendue étanche ici par un joint annulaire 14 installé sous pression à plat entre la pièce de branchement 12 et le côté supé- rieur du boîtier du module de capteur 10. Ce joint annulaire doit être tenu en permanence à la tension correspondant à la pression pour assurer l'effet d'étanchéité ce qui s'est avéré comme délicat. En effet, en pratique, la tension de pression qui agit perpendiculairement à la membrane de capteur sera transmise à l'élément de capteur par l'emballage du module de capteur. Il en résulte que les signaux de mesure sont faussés. De plus, le branchement électrique du module de capteur risque aussi d'être endommagé. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un module de capteur de pression dont le branchement de pression ne soit pas influencé par les contraintes liées au montage dans le dispositif de capteur et s'exerçant sur la membrane et risquant ainsi de fausser le signal de mesure.35

3 Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un dispositif de capteur du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que - l'enveloppe du module de capteur comporte un prolongement tubu- laire constituant l'orifice de raccordement de pression, - le canal de pression de la pièce de raccordement se termine dans un tube de raccordement, - le prolongement tubulaire du module de capteur et le tube de raccordement de la pièce de raccordement sont emmanchés l'un dans l'autre, et - le joint est un joint radial installé entre les parois du prolongement tubulaire et du tube de raccordement. En d'autres termes, l'invention concerne une enveloppe de module de capteur comportant un prolongement tubulaire consti- tuant l'orifice de branchement de pression. Le canal de pression de la pièce de raccordement se termine dans un tube de raccordement. Le prolongement tubulaire du module de capteur et le tube de branche-ment de la pièce de raccordement, sont engagés l'un dans l'autre et la liaison est rendue étanche par un joint en forme de joint radial, installé entre les parois du prolongement tubulaire et le tube de raccordement. Ainsi, le module de capteur de pression permet d'éviter d'éventuelles tensions de montage et surtout que celles-ci ne se répercutent sur la membrane de capteur et ne faussent le signal de mesure. Dans ces conditions, le risque que le signal de mesure soit faussé est très faible. Dans le dispositif de capteur selon l'invention, l'effet d'étanchéité repose sur une force radiale agissant parallèlement au plan de la membrane sur deux parois tubulaires de l'alimentation en pression, et qui sont emmanchées l'une dans l'autre. Cette force radiale éventuelle entraîne des contraintes considérablement plus faibles dans la membrane de capteur que la compression de surface décrite ci-dessus dans le cadre de l'état de la technique et qui agit perpendiculairement à la membrane de capteur. La réalisation de l'alimentation en pression en deux parties selon l'invention, sous la forme d'un prolon- gement tubulaire du module de capteur, et d'un tube de raccordement

4 sur la pièce de raccordement, simplifie en outre le montage du dispositif de capteur, il suffit d'aligner le module de capteur et la pièce de raccordement lorsqu'on emmanche les deux extrémités de tube qui s'alignent ainsi automatiquement. Le joint radial installé entre les parois tubu- laires permet en outre de compenser de manière très simple les tolérances de fabrication au niveau du raccordement de pression. En principe, il existe différentes possibilités de réalisation d'un dispositif de capteur selon l'invention. Ainsi, l'invention concerne également une caractéristique selon laquelle le prolongement tubulaire du module de capteur est engagé dans le tube de raccordement de la pièce de raccordement avec également comme variante, une section du prolongement tubulaire plus grande que la section du tuyau de raccordement de sorte que celui-ci peut être engagé dans le prolongement tubulaire. Dans les deux cas, on a un joint entre les parois tubulaires et ce joint est soumis à une compression radiale. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, au moins l'une des deux extrémités de tube, c'est-à-dire soit le prolongement tubulaire du module de capteur, soit le tube de raccordement de la pièce de raccordement ou les deux, peuvent avoir une réduction conique. L'étanchéité radiale est installée dans ce cas au niveau de la réduction conique. Suivant l'angle du cône formé par les parois des deux extrémités de tube engagées l'une dans l'autre, on réa-lise de façon très simple, un joint serré très fiable avec le siège conique. L'enveloppe ou l'emballage du module de capteur du dis- positif de capteur selon l'invention peuvent être réalisés de différentes manières. D'une façon particulièrement simple et économique à fabriquer, le boîtier du moule est en matière plastique. De tels boîtiers sont solides ce qui, est avantageux en particulier pour le montage du module de capteur. De plus les boîtiers en matière plastique sont très résistants aux différents milieux. Le prolongement tubulaire de l'orifice de raccordement de pression selon l'invention, peut être moulé en matière plastique avec les autres parties du boîtier. Il peut également s'agir d'une pièce fabriquée séparément, et qui, pour des raisons de solidité est de préférence en métal, pour être intégrée dans la masse moulée du boîtier avec l'élément de capteur.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de deux exemples de réalisation de l'invention représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un dispositif de cap- teur de pression selon l'état de la technique, - la figure 2 est une vue en coupe schématique d'un premier dispositif de capteur pour la saisie de la pression, - la figure 3 est une vue en coupe schématique de la liaison par enfi- chage entre le module de capteur et la pièce de raccordement d'un second dispositif de capteur selon l'invention pour la saisie de la pression. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 2 montre un dispositif de capteur selon l'inven- tion. Ce dispositif comprend un module de capteur 20 pour la saisie de la pression. Ce module est couplé à un système de mesure non détaillé par l'intermédiaire d'une pièce de raccordement 21 et d'un joint 7. La base du module de capteur 20 est une puce de capteur comportant une membrane de capteur 1 et des éléments de circuit pour la saisie des si- gnaux. La puce de capteur est intégrée dans un boîtier moulé en matière plastique 4 dont le côté inférieur comporte des contacts électriques 5 pour la plaquette ou puce de capteur. Dans l'exemple de réalisation présenté ici, le module de capteur 20 est installé sur une plaque de circuit 11.

L'enveloppe ou emballage de la puce de capteur comporte une partie métallique 6, en forme de bride ayant un prolongement tubulaire 61. Cette partie métallique 6 est installée au-dessus de la membrane de capteur 1 et elle est intégrée dans le côté supérieur du boîtier moulé 4, de sorte que le prolongement tubulaire 61 constitue l'orifice de raccordement de pression 3 du module de capteur 20. Comme déjà indiqué, on réalise le branchement de pression du module de capteur 20 à l'aide de la pièce de raccordement 21 dans laquelle est réalisé un canal de pression 23. Ce canal se termine dans un tube de raccordement 22. Selon l'invention, le tube de raccor- dement 22 et le prolongement tubulaire 61 du module de capteur 20 5

6 sont engagés l'un dans l'autre. On réalise l'étanchéité de cette connexion par un joint radial 7 venant dans la zone de chevauchement entre les parois tubulaires, et comprimé dans la direction radiale. Le joint radial 7 peut être par exemple un joint torique.

La figure 3 montre uniquement la connexion entre le module de capteur et la pièce de raccordement d'un autre dispositif de capteur selon l'invention. Dans cet exemple de réalisation, la zone d'extrémité de la paroi tubulaire du prolongement tubulaire 31 du module de capteur comporte une réduction conique 32. La zone d'extrémité du tube de raccordement 33 a une forme correspondante. Le joint radial 7 est installé dans la zone de ces surfaces coniques pour ampli-fier la force d'application exercée sur le joint 7 sans augmenter considérablement les contraintes exercées sur la plaquette de capteur. 15

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1 °) Dispositif de capteur comportant un module de capteur (20) pour la saisie de la pression et une pièce de raccordement (21) et au moins un joint (7) pour coupler le module de capteur (20) à un système de me- sure, - le module de capteur (20) ayant au moins un élément de capteur muni d'une membrane (1) et de moyens pour saisir un signal, - l'élément de capteur avec les moyens de saisie de signal étant muni d'une enveloppe (4, 6) comportant un orifice de branchement de pression (3) et des contacts électriques (5), et - la pièce de raccordement (21) comporte un canal de pression (23) couplé par l'intermédiaire du joint (7) à l'orifice de raccordement de pression (3) du module de capteur (20), dispositif caractérisé en ce que - l'enveloppe (4, 6) du module de capteur (20) comporte un prolonge-ment tubulaire (61) constituant l'orifice de raccordement de pression (3), - le canal de pression (23) de la pièce de raccordement (21) se termine dans un tube de raccordement (22), - le prolongement tubulaire (61) du module de capteur (20) et le tube de raccordement (22) de la pièce de raccordement (21) sont emmanchés l'un dans l'autre, et - le joint (7) est un joint radial installé entre les parois du prolonge-ment tubulaire (61) et du tube de raccordement (22). 2°) Dispositif de capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le prolongement tubulaire (31) du module de capteur et/ou le tube de raccordement (33) de la pièce de raccordement, ont une réduction co- nique, et le joint radial (7) est placé dans la zone de cette réduction conique. 3°) Dispositif de capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que 5l'enveloppe du module de capteur (20) se présente sous la forme d'un boîtier moulé (4) dans lequel est intégré le prolongement tubulaire (6, 61). lo