Brevet FR2030306A1 — publié le 19701113

La présente invention est relative à un appareil de mesure de la pression et en particulier à un manomètre électrique. Les manomètres utilisés pour les applications telle que la surveillance de la pression d'huile dans des moteurs à combustion 5 interne doivent être bien entendu extrêmement fiables en raison du risque de destruction d'un tel moteur si sa lubrification est insuffisante. Les manomètres connus indiquant de façon permanente la pression ont été abandonnés dans un grand nombre de moteurs à combustion interne du fait que le coût de fabrication d'un instrument 10 suffisamment fiable de ce type est prohibitif. De tels manomètres ont été remplacés par des appareils appelés "indicateurs lumineux avertisseurs" ou "témoins lumineux", ayant une source lumineuse qui s'allume chaque fois que la pression d'huile tombe au-dessous d'une valeur minimale acceptable. Ces indicateurs peuvent être con 15 Çus de manière,à assurer la fiabilité requise à un prix de fabrica tion raisonnable mais présentent l'inconvénient de n'alerter l'uti lisateur du moteur que lorsque des mesures immédiates doivent être prises pour rétablir la pression d'huile. Par contre, un manomètre informe en permanence l'utilisateur de l'état de la pression d'hui 20 le. L'invention a pour but de fournir un manomètre électrique pou vant être utilisé pour surveiller en permanence la pression de l'huile d'un moteur à combustion interne. Le manomètre selon l'inven tion est de conception simple et fiable et est construit avec des 25 pièces de fabrication facile et d'articles courants, aisément dispo nibles afin de réduire le coût de fabrication. Un manomètre électrique construit selon l'invention comprend un boîtier délimitant une chambre centrale. Une membrane élastique et imperméable est fixée au boîtier et divise la chambre en deux 30 parties. Le boîtier comprend un conduit qui le traverse et qui relie l'une des parties de la chambre à la source de pression à mesu rer. Un élément de circuit électrique est fixé au boîtier et est disposé dans l'autre partie de la chambre. Cet élément de circuit comprend une série de résistances électriques. Une série de con-35 tacts électriques sont supportés par le boîtier, chacun des contacts étant connecté à l'une au moins des résistances. Chacun des contacts s'étend dans l'autre partie de la chambre sur une distance différente. Un premier conducteur de l'électricité relie l'élément de circuit à une source de courant présentant un potentiel é-40 ïectrique pratiquement constant. La membraiie est normalement espa 70 02604 2. 2030306 cée des contacts et comporte un élément de commutation électriquement conducteur qui lui est fixé pour se déplacer avec elle. Un second conducteur électrique connecte l'élément de commutation au manomètre capable' de mesurer le courant électrique. Lorsque la mem-5 brane et l'élément de commutation se déplacent en direction des contacts en réponse à la pression régnant dans une partie de la chambre, l'élément de commutation est progressivement connecté aux contacts pour faire varier la résistance effective de l'élément de circuit. Cette variation de résistance change avec la pression à 10 mesurer et est indiquée par l'appareil de mesure du courant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la Fig. 1 représente une vue en élévation latérale, en par-15 tie en coupe, du manomètre électrique de l'invention et comprend une représentation schématique d'une partie du circuit de ce mano-mè tre; - la Fig. 2 représente une vue en plan d'un premier mode de réalisation de l'invention; 20 - la Fig. 3 représente une vue en plan de l'élément de circuit imprimé du dispositif de la Fig. 2; - la Fig. k est un schéma électrique du circuit contenu dans le dispositif représenté à la Fig. 2; - la Fig. 5 est une vue en plan de l'élément de circuit impri-25 mé d'un second mode de réalisation de l'invention; - la Fig. 6 est un schéma électrique du circuit contenu dans le second mode de réalisation de l'invention et qui utilise l'élément de circuit imprimé de la Fig, 5« En se référant maintenant en détail aux dessins et en particu-30 lier aux Fig. 1 et 2, la référence 10 indique d'une manière générale un manomètre électrique construit selon l'invention. Ce manomètre comprend un élément de boîtier supérieur 12 en matériau électriquement isolant et un élément de boîtier inférieur 14. Les éléments de boîtier supérieur et inférieur sont réunis pour former 35 une cavité centrale qui est divisée en une chambre inférieure 16 et une chambre supérieure 18 par une membrane souple et élastique 20. Cette membrane est en matériau électriquement conducteur, telle qu'une tôle mince d'acier. L'élément de boîtier inférieur l4 comporte un collier 22 muni ho d'un filetage 24. Ce filetage est destiné à venir en contact avec 70 02604 3. 2030306 des filets correspondants d'un récipient sous pression qui est la source de pression à mesurer. Par exemple, le collier 22 peut être vissé dans un orifice du bloc d'un moteur à combustion interne afin de surveiller la pres-5 sion d'huile du moteur. Un conduit 26 traverse le collier 22 et débouche dans la chambré inférieure 16, de sorte que la pression à mesurer règne dans la chambre inférieure 16. Un trou central 2 8 traverse l'élément de boîtier supérieur 12 Une borne électrique femelle 30 est positionnée dans le trou 28 et 10 est destinée à recevoir une borne mâle 32. La borne mâle est connectée électriquement au moyen d'un conducteur 34 à une source de • courant électrique 36 présentant un potentiel électrique pratiquement constant. Une source de courant convenable est une batterie du type pour automobile. 15 Une carte' ou plaquette à circuit imprimé 38 est fixée à la surface interne la plus haute de l'élément de boîtier 12. La carte à circuit 38 comporte un trou central 40 qui est en regard du trou 28 de l'élément de boîtier 12. Une prise électrique femelle 30 traverse les trous 28 et 40. Une partie élargie 42 située à l'ex-20 trémité de la prise femelle 30 et près de la carte à circuit impri mé 38 est en contact intime avec une partie centrale 44 d'un élément ou composant de circuit conducteur de l'électricité formé sur la carte 38. Comme on peut le voir à la Fig. 3 lui représente un mode de 25 réalisation d'un élément de circuit imprimé utilisé avec l'invention, la carte 38 comporte une série d'éléments conducteurs 46 s'-étendant radialement et en circuit avec une partie conductrice centrale 44. Chacun de ces éléments conducteurs 46 comprend une résis tance électrique et on peut voir à la Fig. 3 que ces résistances 30 sont connectées en parallèle les unes avec les autres. Près de la partie d'extrémité de l'élément imprimé conducteur 46, une série de trous 48 sont ménagés dans la carte 38. Les trous 48 sont formés dans la carte 38 de manière à se trouver en regard d'une série de trous 50 formes.dans 1'élément de 35 boîtier supérieur 12. Chacun des trous 50 comporte tin manchon élec triquement conducteur 52. Les manchons 52 comportent des parties d'extrémité rabattues qui sont en contact électrique avec les parties conductrices imprimées 54 qui entourent chacun des trous 48 de la carte 38. Une série de vis conductrices 56a à 5oh traversent 40 les trous 50 et les trous correspondants 48 de la carte à circuit 70 02604 4'. 2030306 imprimé 38» On peut voir que chaque vis 56a à 5ôh est connectée électriquement par l'intermédiaire d'un manchon 50 et de parties conductrices et imprimées 54 à l'une des résistances électriques 46. 5 Ces vis sont positionnées dans le boîtier 12 de sorte que cha cune d'elles s'étend sur une distance différente.dans la chambre supérieure 18. Comme représenté sur les dessins, la vis 56a s'étend sur la plus grande distance dans la partie de chambre 18 et est suivie par les vis 56b, 56 Une plaque de commutation 58 et une rondelle 60 électriquement conductrices sont fixées au moyen d'un rivet 62 à la membrane 20 de façon à se déplacer avec elle. Lorsqu'aucune pression n'est présente dans la chambre inférieure 16, la membrane 20 est telle que 15 la plaque de commutation 58 conductrice de l'électricité est située à une certaine distance de la vis 56a. On peut voir facilement que lorsque la pression augmente dans la chambre 16, la membrane 20 et la plaque de commutation 58 sont sollicitées vers le haut jusqu'à ce que la plaque 58 vienne en contact avec la vis 57a. Une 20 nouvelle augmentation de la pression provoque une mise en contact progressive de la plaque 58 avec les vis 56a à. 56h. Ceci est possible du fait que la plaque 58 est souple et peut se déformer pour permettre un nouveau déplacement de la membrane 20 vers le haut consécutivement à la venue en contact initialede la plaque 59 avec 25 la vis 56a. La rondelle 60 qui est élastique a pour fonction d'exercer une force dirigée vers le bas sur la plaque 58 pour la précontraindre et la déformer de sorte que le contact initial entre la plaque et la vis 56a est suffisant pour assurer une connexion électrique 30 entre eux. Une partie de la membrane 20 comporte un prolongement 64 solidaire qui est positionné entre les parties de boîtier supérieure et inférieure 12 et 14 respectivement. La partie de membrane 64 est connectée au moyen d'un conducteur 66 à un ampèremètre 68. 35 D'après la description ci-dessus, on peut voir que l'on forme un circuit électrique entre la source de courant 36 et l'ampèremètre 68 en passant par le conducteur 3k, la prise mâle 32, la prise femelle 30» le circuit imprimé de la carte 38, le manc.hon 52, les vis 56a à 56h, la plaque de commutation 58, la membrane 20 et le 40 conducteur 66 chaque fois que la membrane 20 se trouve dans la po 70 02604 5'. 2030306 sition la plus haute. Le.courant indiqué par l'ampèremètre 68 dépend uniquement de la résistance totale de ce circuit du fait que la source de courant 36 présente un potentiel électrique pratiquement constant. 5 On peut se rendre compte du fonctionnement de ce circuit en se référant à la Fig. 4. Au centre du schéma électrique de la Fig. 4, on peut voir le prolongement 42 de la borne 30 dans lequel passe le courant allant vers le circuit imprimé formé sur la carte 38. Les éléments conducteurs 46 présentant une certaine résistance électri-10 que sont représentés à la Fig. 4 sous la forme de résistances R^ à Rg. On peut voir que chacune de ces résistances électriques est connectée en parallèle avec les autres et en série avec l'une des vis conductrices 56a à 56h. Du fait que la plaque de commutation 58 vient progressivement en contact avec ces vis, comme expliqué ci 15 dessus, la plaque 58 est représentée sous la forme d'une série de commutateurs électriques capables de venir en contact avec une ou plusieurs des vis 56a à 56h qui constituent des plots de commutation électrique. Lorsqu1aucune pression ne règne dans la chambre inférieure 16, 20 la plaque de commutation 58 est éloignée de toutes les vis 56a à 56h. Toutefois, si une pression suffisante est admise dans la chambre inférieure 16, la plaque de commutation 58 vient en contact avec la vis 56a qui est pelle dont la saillie dans la chambre supérieure 18 est la plus grande. Un circuit ainsi formé entre la par-25 tie élargie de prise 42 et l'ampèremètre 68 en passant par la résistance R.j, la vis 56a et la plaque de commutation 58 et le conducteur 66 est ainsi formé. Le courant indiqué par l'ampèremètre 68 dans ces conditions peut être déterminé par la formule : " X = ® Rl 30 dans laquelle X est l'intensité, E représente le potentiel électrique de la source de courant 36 et R^ est la résistance électrique de la résistance R^. Lorsque la pression augmente dans la chambre inférieure 16, le déplacement vers le haut de la membrane 20 fait venir la plaque 35 de commutation 58 progressivement en contact avec les vis 56b, 56 70 02604 6*. 2030306 i = — V dans laquelle R,^ est la résistance totale du circuit. Cette résistance totale peut se déterminer avec la formule : 111 1 RT = R1 + V* + Rn 5 Lorsque la plaque de commutation vient en contact avec chacune des vis successivement, la résistance totale diminue et l'indication de l'ampèremètre croît, ce qui correspond à une pression plus élevée dans la chambre inférieure 16. La valeur des résistances R^ à Rg peut être choisie de façon empirique de façon que l'indication 10 de l'ampèremètre 68 varie linéairement avec les augmentations de pression dans la chambre inférieure 16. Les Fig. 5 et 6 représentent un second mode de réalisation du circuit imprimé et les références employées sont similaires à celles des Fig. 1 à 4 mais avec un indice " ' ". On peut voir que la 15 carte à circuit imprimé 38' comporte un trou central 40' et une série de trous périphériques 48' dans lesquels s'étendent des vis 56a1 à 56h!. Ces vis sont connectées en série par une série d'éléments conducteurs imprimés 46' dont chacun présente une certaine résistance électrique et sont désignés à la Fig. 6 par R^ à R^. 20 Dans ce mode de réalisation de l'invention, la vis 56g1 s'étend sur la plus grande distance dans la chambre supérieure 18 et est suivie par les vis 56h' à 56f*. La plaque de commutation 58® étant éloignée de la vis 56g1, le circuit est ouvert et aucun courant n'est enregistré par l'ampè- 25 remètre 68'. Lorsque la pression dans la chambre inférieure 16 est suffisante pour repousser la membrane et la plaque de commutation 58' vers le haut, de sorte que cette dernière vient en contact avec la vis 56g1 , un circuit est formé entre la partie élargie de prise 42' et l'ampèremètre 68' en passant par toutes les résistances R„^ 1 o 30 à R-ipj la vis 56g', la plaque de commutation 58' et le conducteur 56'. Le courant indiqué par l'ampèremètre 68' dans ces conditions peut être déterminé par la formule ; -IT où R est la somme des résistances individuelles R„ à R..,-. 1 9 ' o 35 Le déplacement ultérieur vers le haut de la plaque de commuta tion 58' provoque sa venue en contact avec' la vis 56h*. Ce contact provoque la mise en circuit de la résistance et réduit la résis- 70 02604 "7. 2030306 tance totale du circuit et fait donc apparaître une indication plus grande sur l'ampèremètre 68'. Lorsque la plaque de commutation vient en contact avec chaque vis successive, une autre résistance est mise en circuit jusqu'à ce que finalement la plaque 58 étant 5 en contact avec la vis 56f', il ne reste que la résistance en circuit. Le mode de réalisation de l'invention représenté aux Fig. 5 et 6 a pour avantage de ne pas nécessiter que les résistances différentes aient des valeurs différentes. Ainsi, chacune des résistan-10 ces à R^ peut avoir la même valeur individuelle afin que les indications de l'ampèremètre 68' varient linéairement avec la pression présente dans la chambre inférieure 16. Cette caractéristique permet de fabriquer la carte à circuit 38' et son circuit imprimé à un prix sensiblement moindre que celui de la carte à circuit 38 15 de la Fig. 3. , On peut voir que l'invention fournit un manomètre électrique qui peut être construit de façon simple et économique à partir de pièces de fabrication facile et d'articles courants tels que les vis utilisées comme plots de contact électrique. La conception du 20 dispositif de l'invention est sûre et permet une surveillance précise des sources de pression tels que les dispositifs de lubrification des moteurs à combustion interne, leur assurant une longue durée de vie. 70 02604 2030306 - REVENDICATIONS. - 1 - Appareil de mesure de pression ou manomètre, caractérisé en ce qu'.il comprend un boîtier délimitant une chambre centrale, un élément élastique et imperméable fixé au boîtier et divisant la 5 chambre en deux parties, un conduit étant formé dans le boîtier et reliant l'une des parties de la chambre à une source de pression à mesurer, un élément de circuit électrique fixé au boîtier et situé dans l'autre partie de la chambre et comprenant une série de résistances électriques, une série de contacts électriques supportés peur 10 le boîtier, chacun des contacts étant connecté électriquement à l'une au moins des résistances, chacun des contacts s'étendant dans l'autre partie rfrTa chambre sur une distance différente, des premiers moyens électriquement conducteurs connectant l'élément de circuit à une source de courant présentant un potentiel électrique pratique-15 ment constant, l'élément élastique étant normalement espacé des contacts et comportant un élément de commutation électriquement conducteur qui lui est fixé pour se déplacer avec lui, et des seconds moyens électriquement conducteurs connectant l'élément de com mutation à un appareil de mesure capable de mesurer le courant élec 20 trique, de sorte que l'élément élastique et l'élément de commutation se déplacent en direction des contacts en réponse à la pression régnant dans une partie de la chambre de telle façon que l'élément de commutation est connecté progressivement aux contacts pour faire varier la résistance effective dé l'élément de circuit. 25 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément élastique est une membrane en matière électriquement conductrice et les seconds moyens électriquement conducteurs comprennent ladite membrane. 3 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que 30 l'élément de commutation comprend une plaque souple fixée à l'élément élastique dans l'autre partie de la chambre, et un second élément élastique monté sur le premier,'reposant sur la plaque et l'écartant en la déformant, des contacts électriques. 4 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que 35 les résistances électriques sont connectées en parallèle. 5 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les résistances électriques sont connectées en série. 6 - Appareil de mesure de la pression, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier délimitant une chambre centrale, une rnem- kO brane élastique et imperméable divisant la chambre en deux parties, 70 02604 9. 2030306 un conduit étant formé dans le boîtier pour raccorder l'une des parties de la chambre à la source de pression à mesurer, une série de contacts électriques supportés par le boîtier, chacun des contacts s'étendant dans l'autre partie de la chambre sur une distance 5 différente et chaque contact étant connecté à «ne source commune de courant électrique par une série de trajets de courant, chaque trajet de courant ayant une résistance électrique différente, la membrane étant normalement espacée des contacts et un élément de commutation électriquement conducteur lui étant fixé pour se déplacer a-10 vec elle, et un moyen électriquement conducteur connectant l'élément de commutation à un ampèremètre, de sorte que le déplacement de la membrane et de l'élément de commutation en réponse à la pression régnant dans la première partie delachambre provoque une connexion électrique progressive entre l'élément de commutation et les con- : 15 tacts pour faire varier la résistance électrique entre la source de courant en l'ampèremètre. 7 - Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la membrane est électriquement conductrice et le moyen électriquement conducteur comprend la membrane.