La présente invention concerne un capteur de température, notamment pour mesurer des températures élevées, par exemple supérieures à 900 °C, voire à 1 000 °C.

L'invention s'applique en particulier aux capteurs de température adaptés pour mesurer la température des gaz, tels que les gaz d'échappement, de véhicules à moteur, et par exemple automobiles ou camions. De tels capteurs de températures sont notamment utilisés dans des systèmes de recirculation des gaz d'échappement EGR (« Exhaust Gas Recirculation »).

Ces capteurs comprennent généralement 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 et comme représenté sur la figure 1 , un tel capteur de température 1 de l'art antérieur comprend à une extrémité une thermistance logée dans une enveloppe de protection 3. Deux premiers fils électriques en contact avec cette thermistance cheminent le long de l'enveloppe de protection 3 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 par exemple, à des seconds fils électriques servant à assurer la liaison électrique avec un connecteur électrique 5, lui-même relié au circuit électrique / électronique. Généralement la liaison entre les premiers et seconds fils électriques est réalisée dans un dispositif isolant électrique, comme représenté dans le brevet FR29881 72.

Une gaine isolante 8 minérale entoure les deux fils électriques depuis la thermistance jusqu'à la liaison entre les premiers et seconds fils électriques.

Un tel capteur étant utilisé notamment dans la ligne d'échappement ou dans le collecteur échappement du moteur, il est exposé à un milieu très hostile du fait d'un environnement corrosif dû aux gaz brûlés issus des chambres de combustion et des fortes variations thermiques et mécaniques. Pour assurer une bonne étanchéité vis- à-vis de l'extérieur, en particulier au niveau des seconds fils électriques, le capteur de température comprend un joint d'étanchéité dans la zone du capteur opposée à l'élément sensible à la température.

L'enveloppe de protection 3 est sertie et soudée sur la gaine isolante 8 minérale pour isoler l'intérieur du capteur de l'environnement extérieur.

En sortie du joint d'étanchéité, les seconds fils électriques servant à assurer la liaison électrique avec le circuit électrique / électronique, peuvent être couverts par une gaine de protection, formant un faisceau électrique 29, comme illustré sur la figure 1 . La gaine de protection peut-être en silicone et être renforcée par des fibres de verre, par exemple. Elle permet de protéger les fils électriques et de leur assurer une bonne tenue mécanique. La gaine de protection entoure les fils électriques jusqu'au connecteur électrique 5. Le connecteur électrique 5 étant sensible à la température, le faisceau électrique 29 est rallongé pour l'éloigner de la zone chaude. Il présente des longueurs variables en fonction des modèles de véhicules et peut ainsi présenter une longueur d'au moins 10 cm, ce qui peut poser des problèmes d'encombrement, de préhension et manipulation sur ligne d'assemblage moteur ou véhicule, et des problèmes de coûts du capteur de température. En effet, lors du montage du capteur de température sur le véhicule, l'opérateur est souvent gêné par la longueur importante du faisceau électrique 29. Il est également nécessaire de prévoir un moyen de maintien du connecteur électrique 5 dans le véhicule.

Un capteur de température pour la mesure de températures élevées dans un milieu hostile tel une ligne d'échappement ou le compartiment moteur d'un véhicule comprend donc un arrangement complexe et est encombrant.

L'invention a donc pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur en proposant un capteur de température plus simple et moins encombrant.

L'invention concerne un capteur de température pour véhicule automobile comprenant :

un élément sensible à la température,

une enveloppe de protection comportant une extrémité fermée dans laquelle est logé l'élément sensible à la température,

un connecteur électrique comportant deux éléments de liaison électrique,

deux fils électriques reliant l'élément sensible à la température aux deux éléments de liaison électrique du connecteur électrique, et

- une gaine isolante entourant les deux fils électriques.

Selon l'invention, le capteur de température comprend un élément de jonction fixé d'une part à la gaine isolante et d'autre part au connecteur électrique, ledit élément de jonction entourant les deux éléments de liaison électrique du connecteur électrique.

Le capteur de température peut en outre comprendre une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :

- la gaine isolante est prolongée jusqu'au voisinage du connecteur électrique;

- l'élément de jonction est fixé à une partie d'extrémité supérieure de la gaine isolante;

- l'élément de jonction présente une forme générale sensiblement tronconique avec une ouverture inférieure de diamètre D1 et une ouverture supérieure de diamètre D2 supérieur au diamètre D1 ;

- la partie d'extrémité supérieure de la gaine isolante est insérée dans l'ouverture inférieure de l'élément de jonction, l'élément de jonction étant soudé ou serti sur la surface externe de la gaine isolante;

- l'élément de jonction présente une conductivité thermique inférieure à 50 W.m ^"1 .K ^"1 (à 25 °C) et de préférence inférieure à 15 W.m ^"1 .K ^"1 (à 25 °C); - l'épaisseur moyenne de l'élément de jonction est inférieure à 1 ,5 mm;

- l'élément de jonction présente une masse inférieure à 10g, et de préférence inférieure à 5g;

- le connecteur électrique est inséré dans l'ouverture supérieure de l'élément de jonction, l'élément de jonction étant serti au connecteur électrique;

- l'enveloppe de protection recouvre la gaine isolante depuis une extrémité inférieure de la gaine isolante située au voisinage de l'élément sensible à la température jusqu'à une partie supérieure de l'enveloppe de protection, la gaine isolante s'étendant longitudinalement hors de la partie supérieure de l'enveloppe de protection en direction du connecteur électrique;

- le capteur de température comprend un moyen de fixation destiné à être fixé sur une paroi, ledit moyen de fixation entourant une portion de l'enveloppe de protection, la partie supérieure de l'enveloppe de protection s'étendant longitudinalement hors du moyen de fixation dans la direction du connecteur électrique, lorsque le capteur de température est fixé sur ladite paroi;

- la gaine isolante comprend un coude;

- le capteur de température comprend un isolateur thermique disposé entre la gaine isolante et l'élément de jonction;

L'invention fournit ainsi un capteur de température destiné à mesurer des températures supérieures à 900 °C plus simple car comprenant moins de composants par rapport à ceux de l'art antérieur. En particulier, ce capteur de température ne comprend plus de faisceau reliant le capteur de température au connecteur électrique. Ce faisceau électrique comprenait des cosses connectées au connecteur électrique, des conducteurs électriques, un isolant minéral et une gaine silicone renforcée par fibre de verre. Il n'est plus nécessaire non plus d'utiliser un élément d'étanchéité, un isolant électrique entre le faisceau et la gaine isolante.

Le connecteur électrique du capteur est intégré à la partie avant du capteur qui est en contact avec la zone chaude. Ce capteur de température est donc moins long, plus compact et moins encombrant que ceux de l'art antérieur.

Le faisceau électrique, l'élément d'étanchéité et l'isolant électrique sont remplacés par un unique élément de jonction permettant à la fois de protéger les deux éléments de liaison électrique des agressions extérieures, de solidariser le connecteur électrique au reste du capteur de température, et de protéger thermiquement le connecteur électrique.

L'invention fournit donc un capteur de température plus simple et donc moins cher.

Le capteur de température est rigide et permet d'être auto supporté. Il est ainsi possible de supprimer les dispositifs de maintien du connecteur sur le moteur.

De plus, le capteur proposé permet de faciliter son montage sur une ligne d'assemblage moteur ou/et véhicule car l'opérateur n'est pas embarrassé par le faisceau électrique. Avec les capteurs de l'art antérieur, il était nécessaire de proposer des capteurs ayant des longueurs de faisceaux électriques différentes adaptées à divers véhicules. Le capteur de température proposé étant compact, il n'est plus nécessaire de prévoir plusieurs capteurs différents. Un unique modèle peut être proposé comme standard.

La suppression du faisceau électrique permet également de simplifier l'emballage du capteur. Il n'est plus nécessaire de regrouper les faisceaux avec une agrafe.

Les caractéristiques de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins annexés dans lesquels :

la figure 1 est une vue en perspective d'un capteur de température de l'art antérieur;

la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un capteur de température selon l'invention ;

- la figure 3 est une vue en perspective de ce capteur de température; la figure 4 est une vue en coupe longitudinale de ce capteur de température montrant le détail de l'élément de jonction ;

la figure 5 est une vue en perspective de ce capteur de température monté sur un conduit de la ligne d'échappement.

La figure 2 représente une vue en coupe longitudinale d'un capteur de température 1 pour véhicule automobile selon l'invention.

Ce capteur de température 1 comprend un élément sensible à la température 2, une enveloppe de protection 3 comportant une extrémité fermée 4 dans laquelle est logé l'élément sensible à la température 2, un connecteur électrique 5 comportant deux éléments de liaison électrique 6, deux fils électriques 7 reliant l'élément sensible à la température 2 aux deux éléments de liaison électrique 6 du connecteur électrique 5 et une gaine isolante 8 entourant les deux fils électriques 7.

Selon l'invention, le capteur de température 1 comprend un élément de jonction 1 1 fixé d'une part à la gaine isolante 8 et d'autre part au connecteur électrique 5. L'élément de jonction entoure les deux éléments de liaison électrique 6 du connecteur électrique 5.

La gaine isolante 8 est avantageusement prolongée jusqu'au voisinage du connecteur électrique 5, assurant une meilleure tenue mécanique.

La figure 3 représente une vue en perspective de ce capteur de température 1 .

L'enveloppe de protection 3 présente une forme générale tubulaire se prolongeant longitudinalement.

L'enveloppe de protection 3 est réalisée en un matériau métallique résistant à des températures élevées, tel qu'un alliage de chrome, de nickel et de fer du type Inconel® (marque déposée) ou encore en acier réfractaire.

Comme illustré sur la figure 2, l'enveloppe de protection 3 peut comporter une extrémité fermée 4 ayant un diamètre plus petit que le reste de l'enveloppe de protection 3. L'élément sensible à la température 2 est disposé au niveau de cette extrémité fermée 4.

L'élément sensible à la température 2 est un thermocouple ou une thermistance, par exemple. La thermistance est un composant passif en matériau semi-conducteur dont la résistance varie en fonction de la température.

La thermistance 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) dans le cas contraire, telle qu'une thermistance en platine.

La gaine isolante 8 entoure les deux fils électriques 7 depuis une extrémité inférieure 9 située au voisinage de l'élément sensible à la température 2, jusqu'à une partie d'extrémité supérieure 1 0 située au voisinage du connecteur électrique 5.

Les deux fils électriques 7 sont entourés et maintenus dans la gaine isolante 8 qui présente deux canaux de passage (non représentés) associé à chacun des fils électriques 7 de sorte que les deux fils électriques 7 soient isolés entre eux et maintenus par la gaine isolante 8.

La gaine isolante 8 est par exemple de forme générale allongée selon une direction longitudinale correspond à la direction longitudinale des deux fils électriques 7. Cette gaine isolante 8 peut présenter une forme générale cylindrique.

À titre d'exemple, la gaine isolante 8 présente un cœur 8a en matière céramique électriquement isolant et résistante à la chaleur, qui est entouré par une couche externe 8b en acier réfractaire. La couche externe 8b peut être en acier inoxydable, par exemple. Le cœur 8a de la gaine isolante 8 peut être en magnésie ou alumine, par exemple.

De manière préférée, l'enveloppe de protection 3 entoure la gaine isolante 8 partiellement, c'est-à-dire qu'elle ne l'entoure pas sur toute sa longueur. L'enveloppe de protection 3 recouvre la gaine isolante 8 depuis une extrémité inférieure 9 de la gaine isolante 8 située au voisinage de l'élément sensible à la température 2 jusqu'à une partie supérieure 1 6a de l'enveloppe de protection 3. La gaine isolante 8 s'étendant longitudinalement hors de la partie supérieure 1 6a de l'enveloppe de protection 3 en direction du connecteur électrique 5.

En variante (non représentée), l'enveloppe de protection entoure la gaine isolante sur toute sa longueur, jusqu'à l'élément de jonction. L'élément de jonction est soudé ou serti sur la surface externe de l'enveloppe de protection.

En variante (non représentée), la gaine isolante 8 est formée de plusieurs portions de gaines isolantes de compositions différentes.

Comme illustré sur la figure 4, les fils électriques 7 comprennent une portion de fils électriques 19 s'étendant hors de la partie d'extrémité supérieure 1 0 de la gaine isolante 8. Cette portion de fils électriques 1 9 n'est pas entourée par la gaine isolante 8 et est connectée aux deux éléments de liaison électrique 6 du connecteur électrique 5. L'élément de jonction 1 1 de l'invention permet de s'affranchir de l'utilisation d'un élément d'étanchéité électrique au niveau de cette portion de fils électriques 1 9, étant donné que l'isolation électrique est obtenue par l'air.

Les deux éléments de liaison électrique 6 peuvent être des cosses ou des connections repliées comme décrites dans la demande FR2983648 et sur la figure 4, par exemple. Cette demande de brevet décrit une soudure entre les fils électriques et les cosses dite en « portefeuille », permettant un assemblage compact. Les fils électriques 7 de l'élément sensible à la température 2 peuvent être soudés directement aux éléments de liaison électrique 6 du connecteur électrique 5, permettant d'obtenir un capteur de température compact.

L'élément de jonction 1 1 est fixé à la partie d'extrémité supérieure 1 0 de la gaine isolante 8, située au voisinage du connecteur électrique 5.

L'élément de jonction 1 1 présente une forme générale sensiblement tronconique.

L'élément de jonction 1 1 comprend une ouverture inférieure 1 2 de diamètre D1 et une ouverture supérieure 1 3 de diamètre D2 supérieur au diamètre D1 . La partie d'extrémité supérieure 1 0 de la gaine isolante 8 est insérée dans l'ouverture inférieure 12 de l'élément de jonction 1 1 . Les ouvertures inférieures 1 2 et supérieures 1 3 sont circulaires.

A titre d'exemple, le diamètre D1 peut être d'environ 4,8 mm. Le diamètre D2 peut être d'environ 14,7 mm. La longueur de l'élément de jonction 1 1 peut être d'environ 20 mm.

L'élément de jonction 1 1 est fixé sur la surface externe 14 de la gaine isolante 8, au niveau de la partie d'extrémité supérieure 1 0 de la gaine isolante 8. L'élément de jonction 1 1 est fixé sur la surface externe 14 de la gaine isolante 8 au moyen d'une soudure laser, par exemple. En variante, l'élément de jonction 1 1 peut être brasé sur la surface externe 14 de la gaine isolante 8.

Le connecteur électrique 5 est inséré dans l'ouverture supérieure 1 3 de l'élément de jonction 1 1 . L'élément de jonction 1 1 est serti au connecteur électrique 5.

A titre d'exemple et comme illustré sur la figure 4, l'élément de jonction 1 1 comprend une partie centrale 20a de forme tronconique prolongée par une partie supérieure 20b de section circulaire et une partie inférieure 20b' de section circulaire également. La partie supérieure 20b est opposée à la partie inférieure 20b' et présente un diamètre plus grand que celui de la partie inférieure 20b'.

Cette partie supérieure 20b est surmontée par une partie annulaire 20c ayant une section circulaire et un diamètre plus grand que le diamètre de la partie supérieure 20b de l'élément de jonction 1 1 . Cette partie annulaire 20c est destinée à recevoir le connecteur électrique 5 qui présente un diamètre inférieur à celui à cette partie annulaire 20c. Cette partie annulaire 20c en forme d'anneau comprend un rebord 27 entourant la base du connecteur électrique 5. Le rebord 27 est relié à la partie supérieure 20b par une partie intermédiaire 28 en forme d'anneau, sensiblement perpendiculaire au rebord 27 et à la surface externe de la partie supérieure 20b. L'extrémité supérieure du rebord 27 est recourbée vers l'intérieur après sertissage de l'élément de jonction 1 1 pour maintenir le connecteur électrique 5.

Plus précisément, c'est la partie inférieure 20b' de l'élément de jonction 1 1 qui est fixée à la gaine isolante 8.

Un joint torique 1 8 étanche peut être prévu entre le connecteur électrique 5 et la partie annulaire 20c de l'élément de jonction 1 1 .

L'élément de jonction 1 1 présente une masse inférieure à 1 0g et de préférence inférieure à 5g. Sa masse est avantageusement de 5g afin de limiter un poids excessif à l'extrémité du capteur de température qui comprend déjà un connecteur électrique 5 et le faisceau électrique s'étendant après (non représenté). Ce faible poids permet d'éviter l'endommagement de la gaine isolante 8 en limitant les contraintes mécaniques liées aux vibrations du moteur et du châssis.

L'élément de jonction 1 1 peut être en acier inoxydable (304L par exemple) ou en acier multicouches, de façon à présenter une faible conduction thermique. La conduction thermique de l'élément de jonction 1 1 est inférieure à 50 W.m ^"1 .K ^"1 (à 25 °C) et avantageusement inférieure à 15 W.m ^"1 .K ^"1 (à 25 °C).

En variante, l'élément de jonction 1 1 peut être en plastique ou en céramique. L'avantage de la céramique est que l'élément de jonction 1 1 et le cœur 8a de la gaine isolante 8 peuvent être formés d'une pièce unique et d'un même matériau lors d'une même étape de fabrication.

L'épaisseur moyenne de l'élément de jonction 1 1 est avantageusement inférieure à 1 ,5 mm et est de préférence d'environ 1 mm, ce qui permet de limiter la conduction thermique.

L'élément de jonction 1 1 est de préférence rigide pour assurer une rigidité mécanique à l'ensemble du capteur de température 1 . L'élément de jonction 1 1 est obtenu par usinage (décolletage), par exemple.

En variante, l'élément de jonction 1 1 peut être semi-rigide. Il peut être obtenu par emboutissage et matriçage d'une tôle métallique. L'avantage est de réduire le poids de l'élément de jonction 1 1 .

Comme illustré sur les figures 2 à 5, le connecteur électrique 5 du capteur de température 1 est destiné à recevoir un connecteur d'un véhicule 21 qui est relié à un dispositif électronique de contrôle (non représenté).

Le capteur de température 1 comprend un moyen de fixation 1 5 destiné à être fixé sur une paroi 22, comme représenté sur la figure 5. Cette paroi 22 délimite un milieu dont on cherche à connaître la température. La paroi 22 peut être une paroi d'un système d'échappement des gaz de combustion, à titre d'exemple.

Le moyen de fixation 1 5 entoure une portion de l'enveloppe de protection 3. Le moyen de fixation 1 5 comprend un canal central 23 traversé par l'enveloppe de protection 3. L'enveloppe de protection 3 présente une partie supérieure 1 6a s'étendant longitudinalement hors du moyen de fixation 1 5 dans la direction du connecteur électrique 5, lorsque le capteur de température 1 est fixé sur la paroi 22, comme représenté sur la figure 5. La partie supérieure 1 6a de l'enveloppe de protection 3 peut dépasser du moyen de fixation 15 lorsqu'il est fixé sur la paroi 22. Ce dépassement peut être de 0,5 cm à 2 cm par exemple. En variante, l'enveloppe de protection 3 peut même s'étendre jusqu'à l'élément de jonction 1 1 . Ceci permet d'augmenter la tenue mécanique au niveau de la gaine isolante 8.

Le moyen de fixation 15 peut comporter une butée 24 à sa partie inférieure qui est fixée à l'enveloppe de protection 3 et un moyen de serrage tel qu'une vis 25 pour serrer la butée 24 contre une surface d'appui de la paroi 22 délimitant le milieu à mesurer, comme illustré sur la figure 5. La vis 25 se situe au-dessus de la butée 24 et est libre en rotation et translation autour de l'enveloppe de protection 3.

En variante, la vis 25 peut être fixée à la butée 24.

La butée 24 peut être distante de l'élément de jonction 1 1 d'une distance comprise entre environ 3 et 4 cm, sans être limitatif. Cette proximité est possible grâce à l'efficacité thermique de l'élément de jonction 1 1 qui protège le connecteur électrique 5 de la zone chaude. Cette faible distance permet d'obtenir un capteur de température 1 compact.

L'enveloppe de protection 3 présente également une partie inférieure 16b s'étendant longitudinalement hors du moyen de fixation 15 dans la direction de l'élément sensible à la température 2.

Selon un mode de réalisation particulier (non représenté), la gaine isolante 8 comprend un coude afin pour faciliter l'intégration du capteur dans son environnement. Autrement dit, la gaine isolante 8 n'est pas rectiligne. Ce coude peut présenter un angle de 90 °C, par exemple.

Selon un autre mode de réalisation particulier (non représenté), le capteur de température 1 comprend un isolateur thermique disposé entre la gaine isolante 8 et l'élément de jonction 1 1 . Ceci permet de réduire la température du connecteur électrique 5 de 20 °C à 30 °C.

Ainsi, l'invention permet d'obtenir un capteur de température 1 pour véhicule automobile plus compact que ceux de l'art antérieur et présentant moins de composants. L'invention est particulièrement destinée à mesurer des températures élevées, par exemple supérieures à 900 °C, voire à 1 000°C, mais elle peut s'appliquer également à des températures plus basses, à partir de 450 °C.