Brevet FR2533694A1 — publié le 19840330

La présente invention se rapporte à un capteur électrique de niveau pour réservoirs de carburant de vé- hicules automobiles, du type qui comprend un potentiomètre de détection continue du niveau, constitué par une piste résistante courbe, déposée sur une plaquette de matière céramique, et par une lamelle élastique de contact mobile, solidaire en rotation d'un bras oscillant qui porte un flotteur, et dans lequel la lamelle est destinée à coopé- rer avec un contact fixe lorsque le niveau correspond à la réserve de carburant. On connait déjà des capteurs de ce genre dans lesquels le contact fixe de la réserve est constitué par une lamelle élastique fixe distincte de la plaquette cé- ramique et fixée de façon isolée sur une plaque métalli- que servant de support pour la plaquette et d'articulation pour un arbre qui porte le bras oscillant et sur lequel la lamelle est calée. Cette disposition ne garantit pas que, d'un cap- teur à l'autre, la position dans laquelle la lamelle mobi- le entre en contact avec la lamelle fixe pour signaler le niveau de réserve est toujours le-même, puisque la pla- quette céramique et la lamelle fixe sont fixées à la pla- que support indépendamment l'une de l'autre et que, en outre, la lamelle fixe peut présenter des différences de configuration d'un capteur à l'autre Il en résulte que, mêmes-dans des réservoirs identiques, les capteurs ne don- nent pas des indiqcations identiques pour le-volume de carburant-de la réserve Par ailleurs, la lamelle fixe peut se déformer avec le temps, en entraînant une varia- tion dans le temps de la position angulaire de la lamelle mobile qui établit le contact servant à allumer le voyant lumineux de la réserve Il en résulte pour l'automobiliste une incertitude en ce qui concerne la réserve de carburant dont il dispose lorsque le voyant s'allume. Un but de l'invention est d'émiminer cet incon- vénient. Suivant l'invention, ce but est atteint au moyen d'un capteur du type mentionné au début, caractérisé en ce que le contact fixe est constitué par une zone électro- conductrice rapportée sur la plaquette à côté d'une ex- trémité de la piste résistante et en ce que la lamelle élastique mobile est munie de deux bossages destinés res- pectivement à la mettre en contact avec la piste et avec la surface conductrice. Grace à cette solution, la piste résistante et le contact fixe constitué par la zone électroconductrice occupent des positions angulaires relatives qui sont indé- pendantes des tolérances de montage et qui restent cons- tantes dans le temps De cette façon, on est assuré que, pour un même volume de carburant, l'allumage du voyant lumineux de la réserve se produira avec une bonne préci- sion et sans variation aussi bien d'un capteur à l'autre que dans un même capteur avec le passage du temps. D'autres buts et avantages de l'invention seront maieux compris à la lecture de la description qui va sui- vre de l'exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 est une vue en élévation en partie arrachée d'un capteur électrique de niveau suivant l'in- vention, installé dans un réservoir qui est représenté partiellement; la figure 2 est une vue en élévation à plus gran- de échelle d'une partie de la figure 1; la figure 3 est une coupe prise suivant la li- gne brisée III-III de la figure 2; la figure 4 est une vue en perspective éclatée de l'arbre du capteur et de certains éléments qui lui sont associés; la figure 5 est une vue avant à plus grande é- chelle de la plaquette qui apparait sur les figures 1 à 3; et la figure 6 est une vue en perspective éclatée de la même plaquette O de sa plaque support et des extré- mités de ses fils-électriques de liaison, qui sert à il- lustrer le dispositif d'assemblage dé ses parties. On se reportera maintenant à la figure 1 sur laquelle on a indiqué en S un réservoir de carburant d'un véhicule automobile La référence 10 désigne-dans son ensemble un capteur de niveau de carburant selon l'in- vention. Le capteur 10 est monté dans le réservoir S à travers une ouverture A de la paroi supérieure de ce ré- servoir et il est muni d'une bride métallique supérieure 12 fixée avec interposition d'une garniture d'étanchéité 14. La bride-12 est traversée par un connecteur e- lectrique traversant 16 monté à joint étanche. A travers la bride 12 sont également passés un tube métallique d'évent (non représenté) et un tube mé- tallique 18 de prélèvement du carburant Ce dernier s'é- tend jusqu'à proximité du fond du réservoir S, o il est muni d'une crépine 20. Le tube 18 fait fonction de colonne support pour une plaque métallique 22 La plaque 22 présente une patte inférieure 24 pliée à l'équerre, à laquelle est fixée l'ex- trémité supérieure d'un cylindre 26. A la plaque 22 est fixé, par agrafage, un cou- vercle métallique 28 destiné à enfermer les composants qui seront décrits dans la suite. Comme on peut l'observer sur la figure 3, les extrémités d'un arbre 34, qui est également visible sur les figures 2 et 4 e tourillonnent dans deux trous alignés et 32 de la plaque 22 et du couvercle 283 a son extrémité qui émerge du couvercle 28, l'arbre est muni d'un trou central 36 (figure 4) dans le- quel est engagée et fixée rigidement une extrémité d'un bras façonné 38, fait de fil métallique et dont l'ex- trémité libre porte un flotteur 40 (figure 1). Au bras 38 est accrochée une tige 42 en tôle qui forme une bielle pour un piston 44, lequel coulisse dans le cylindre 26 et assure la fonction connue d'amor- tir les oscillations du bras 38 et du flotteur 40. Une lamelle de contact élastique 48 est calée sur une portée annulaire 46 (figure 4) de l'arbre 34 La lamelle 48 est connectée à la masse du véhicule par l'in- termédiaire de l'arbre 34, de la plaque 22, du tube 18, de la bride 12 et du réservoir S. Comme on peut le voir sur les figures 2 et 4, la lamelle 48 est subdivisée par une entaille 50, sensi- blement en forme de U et à allure longitudinale, en une partie lamellaire centrale 52 et une partie lamellaire périphérique 54 en forme de U Ces deux parties lamellai- res 54 sont réunies l'une à l'autre, pour former une seu- le pièce, dans la zone d'articulation ou de calage sur l'arbre 34 et, de cette façon, elles peuvent fléchir in- dépendamment l'une de l'autre, dans un but qui sera ex- pliqué dans la suite. Chacune des parties lamellaires 52 et 54 porte à son extrémité libre un bossage de contact embouti Les bossages font saillie sur la face de la lamelle 48 qui est à l'opposé de la face visible sur les figures 1, 2 et 4, sur lesquelles elles sont indiquées respectivement par les références 56 et 58. A côté de l'arbre 34, une plaquette 60 de matiè- re plastique est fixée à la plaque support 22 Pour sa fixation,-la plaquette 60 est avantageusement munie de deux ergots 62 venus de matière (figure 3) La plaque métallique 22 présente deux trous 64 dans lesquels les ergots 62 sont engagés à serrage En particulier les trous 64 sont définis par des parties lamellaires opposées 66 découpées dans la plaque 22- Lorsque les ergots 62 sont insérés en place, les parties lamellaires 66 sont fléchies de la façon re- présentée sur la figure 3, de manière à mordre dans les ergots, en s'opposant ainsi à l'extraction de ces der- niers Cette disposition permet de réaliser un montage rapide, sûr et avec positionnement précis, de la plaquet- te 60 sur la plaque 22. Sur sa face qui est à l'opposé de celle qui présente les ergots 62, la plaquette 60 supporte une pla- quette 68 en matière céramique. La face découverte de la plaquette 68 porte des dépôts pelliculaires de matières diverses, réalisée se- lon une technique analogue à celle de réalisation des circuits imprimés Ces dépôts pelliculaires seront décrits en regard des figures 2 et 5 - A ses deux extrémités, la plaquette 68 porte deux zones distinctes 70 et 72 faites d'une matière élec- troconductrice Le long de la plaquette 68 s'étend une piste courbe 74, concentrique à l'axe de l'arbre 34 dans l'état assemblé La piste 74 est faite d'une matière élec- trorésistante L'une de ses extrémités (à droite sur la figure 5) recouvre en partie la zone électroconductrice ou métallisée 70, en établissant un contact électrique avec celle-ci. L'autre zone électroconductrice 72 est prolon- gée par une zone conductrice 78 située à côté et radiale- ment à l'intérieur de l'extrémité de la piste 74 qui est à l'opposé de celle reliée à la zone 70. A côté de la piste 74 et radialement à l'inté- rieur par rapport à celle ci s'étend une fausse piste courbe concentrique 80 faite d'une matière isolante, de préférence d'une matière vitrifiée La fausse piste 80 s'étend de préférence sans solution de continuité jusqu'à la zone métallisée 78. Avant de passer à la description des fonctions de la piste 74, de la zone 78 et de la fausse piste 80, on décrira, en se reportant en particulier aux figures 2, 3 et 6, la façon dont la plaquette 68 est fixée à sa plaquette support 60 et la façon dont les deux zones mé- 2533 694 tallisées 70 et 72 sont connectées électriquement. La plaquette 60 présente à ses extrémités oppo- sées des épaulements rainurés 82 Les rainures des épaule- ments 82, qui sont indiquées en 84, sont dirigées l'une vers l'autre. Les épaulements 82 présentent également respec- tivement des pattes élastiques 86 dirigées l'une vers l'autre. Les faces des pattes 86 qui sont dirigées vers l'intérieur, c'est-à-dire vers la plaquette 68 lorsque cette dernière est montée# présentent, à partir de leur extrémité libre, tout d'abord une surface 88 qui converge vers la plaquette, puis une cavité courbe 90 qui corres- pond au fond de la rainure 84. Pour fixer la plaquette 68 à la plaquette 60, on insère les bords extrêmes opposés de la plaquette 68 dans les rainures 84, avec le mouvement indiqué par la flèche F sur la figure 6. Le connecteur 16 (figure 1)>est traversé de deux petits câbles électriques 92 et 94, également visibles sur les figures 2 et 6. Une fois que la plaquette 68 a été positionnée correctement sur la plaquette 60, on dispose les extrémi- tés dénudées des deux petits câbles 92 et 94 de la façon représentée sur la figure 6 puis on déplace ces extrémités 96 latéralement (flèches G, figure 6), en les insérant tout d'abord dans les embouchures évasées constituées par les faces inclinées 88 et la face externe de la plaquette 68 Grâce aux propriétés élastiques des pattes 86, ces pat- tes s'écartent et permettent aux extrémités dénudées 96 de se placer dans les cavités 90 présentes au fond des rainures 84 Dans ces conditions, les extrémités dénudées 96 des petits câbles 92 et 94 restent solidement emprison- nées dans les rainures 84 et en contact électrique avec les zones métallisées correspondantes 70 et 72, lesquel- les s'étendent jusqu'à proximité des extrémités opposées de la plaquette 68 On a ainsi réalisé la connexion élec- trique de la piste résistaite 74, par l'intermédiaire du câble 92, et celle de la zone métallique 78, par l'inter- médiaire du câble 94. Ainsi qu'il est facile de le comprendre, le mode d'établissement des connexions électriques décrit est rapide, facile et économique, puisqu'il n'exige pas, entre autres, l'utilisation de soudures. Dans l'état monté, le-bossage 58 de la lamelle 48 coopère avec la piste 74 et le bossage 56 coopère, selon les positions, soit avec la zone de contact 78, soit avec la fausse piste 80 Cette coopération est réa- lisée avec une pression élastique due au fait que, dans l'état de repos, avant le montage, les deux parties la- mellaires 52 et 54 de la lamelle 48 sont fléchies (vers la droite sur la figure 4). Grâce à la possibilité pour les deux parties lamellaires 52 et 54 de fléchir élastiquement de façon indépendante, ces parties ne s'influencent pas récipro-. quement au cours de leur glissement, d 9 une part sur la piste 74 et, d'autre parte sur la zone de contact 78 et sur la fausse piste 80 Ceci garantit en particulier la constance de la pression de contact du bossage 58 sur la piste 74, en évitant les irrégularités et les sauts du courant électrique transmis à travers ces éléments. Ainsi qu'on l'a représenté sur les figures 3 et 4, il est prévu dans la plaque métallique 22, autour de l'ouverture 30, un logement ou une cavité rectangulai- re 98 dans laquelle est logé un ressort lamellaire,00, du type lame Ce ressort prend appui, d'une part, sur le fond du logement 98 et, d'autre part, contre un épaule- ment 102 de l'arbre 34 Un épaulement opposé 106 de l'ar- bre 34 prend appui contre le couvercle 28 e Lorsque le capteur est soumis à une force d'accélération vers la gau- che sur la figure 1, l'arbre 34, qui est déjà maintenu appuyé contre le couvercle 28 par son épaulement 106, sous l'effet du ressort 100, ne peut pas se déplacer et le bon contact électrique entre la lamelle 48 et la plaquette 68 reste conservé Les forces d'accélération vers la droite, sur la figure 3, peuvent déplacer l'arbre 34 en surmontant la force du ressort 100 mais ce déplacement n'a pas d'au- tre effet que d'améliorer le contact électrique. On décrira maintenant le fonctionnement du cap- teur de niveau, en mettant en relief d'autres caractéris- tqiues. La piste 74 et le bossage 58 de la lamelle cons- tituent un potentiomètre servant à transmettre à un volt- mètre indicateur de niveau une tension qui varie selon le volume de carburant contenu dans le réservoir Plus le niveau est-élevé et plus le flotteur 40 est haut, plus le bossage 58 se trouve près de la zone de connexion 70 et plus la résistance est faible. Lorsque le niveau du carburant descend, sous l'effet de la descente du flotteur 40, le bossage 58 se déplace vers'le bas le long de la piste 74, en entraînant une augmentation de la résistance du potentiomètre et en déterminant la transmission d'une tension de signal dé- croissante. Lorsque le niveau du carburant contenu dans le réservoir atteint la valeur qui correspond à la réserve, le bossage 56 vient coopérer avec la zone de contact 78, en fermant le circuit d'alimentation d'un voyant lumineux. Dans toutes les positions angulaires de la la- melle 48 dans lesquelles le bossage 56 n'attaque pas la zone de contact 78, ce bossage 56 frotte sur la fausse piste 80 Cette dernière qui, ainsi qu'on l'a déjà dit, est de préférence faite d'une matière vitrifiée, a pour fonction d'empêcher le bossage 56 d'entrer en contact avec la matière céramique de la plaquette 68, qui exercerait une action abrasive sur ce bossage. En variante, dans une forme moins avantageuse, la piste 80 pourrait être métallisée, c'est-à-dire faite de la même matière que les zones 72 et 70 Dans ce cas, et comme on l'a représenté sur la figure 5, la piste 80 devrait se terminer en 80 a du côté de la zone de contact 78, c'est-à-dire former avec cette zone une petite solu- tion de continuité 106 Cette version est légèrement moins avantageuse parce que la zone non métallisée serait déli- mitée par des gradins, certes de faible hauteur mais qui, à la longue, pourraient provoquer une usure du bossage 56 et même un transport de métal qui pourrait former un pont de liaison entre la zone 78 et la fausse piste 80. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre non limitatif sans sor- tir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Capteur électrique de niveau pour réservoirs de carburant de véhicules automobiles, du type qui com- prend un potentiomètre de détection continue du niveau, constitué par une piste résistante courbe, déposée sur une plaquette de matière céramique, et par une lamelle élastique de contact mobile, solidaire en rotation d'un bras oscillant qui porte un flotteur, et dans lequel la lamelle est destinée à coopérer avec un contact fixe lors- que le niveau correspond à la réserve de carburant, ce capteur étant caractérisé en ce que le contact fixe est constitué par une zone électroconductrice ( 78) rapportée sur la plaquette ( 68) à côté d'une extrémité de la piste résistante ( 74)-et en ce que la lamelle élastique ( 48) est munie de deux bossages ( 58, 56) servant respective- ment à la mettre en contact avec la piste ( 74) et avec la zone conductrice ( 78). 2 Capteur selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu' à côté de la piste résistante ( 74), s'é- tend concentriquement sur la plaquette ( 68) une-fausse piste courbe ( 80) isolante de l'électricité ou isolée par rapport à la zone conductrice ( 78) et sur laquelle fausse piste ( 80) glisse le bossage de contact corres- pondant ( 56) de la lamelle ( 48). 3 Capteur selon la revendication 2, caracté- risé en ce que la zone électroconductrice ( 78) et la fausse piste ( 80) se trouvent radialement à l'intérieur par rapport à la piste résistante ( 74). 4 Capteur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la fausse piste ( 80) est faite de la même matière électroconductrice que la zone de con- tact ( 78) et en est séparée par un intervalle ( 36) dépour- vu d'une telle matière. Capteur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la fausse piste ( 80) est faite d'une matière isolante et s'étend à partir de la zone électroconductrice ( 78) sans solution de continuité. 6 Capteur selon la revendication 5, caracté- risé en ce que la matière isolante de la fausse piste ( 80) est une matière vitrifiée. 7 Capteur selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que la plaquette ( 68) en matière céramique est portée à son tour par une plaquette ( 60) en matière plastique fixée à une plaque métallique ( 22) qui fait partie d'une structure de support. 8 Capteur de niveau selon la revendication 7, caractérisé en ce que la plaquette ( 60) en matière plas- tique présente, à ses extrémités opposées des épaulements rainurés ( 82) dont les rainures ( 84), dirigées l'une vers l'autre, reçoivent à encastrement les bords opposés cor- respondants de la plaquette ( 68) de matière céramique. 9 Capteur selon la revendication 8; caractéri- sé en ce que les bords de la plaquette ( 68) encastrés dans les rainures ( 84) portent respectivement des zones de connexion ( 70, 72) en matière électroconductrice, dont l'une ( 72) fait partie de ladite zone conductrice ( 78) et l'autre ( 70) constitue un prolongement de la piste ré- sistante ( 74) et en ce que, dans ces rainures ( 84) sont encastrées les extrémités dénudées ( 96) de petits câbles électriques correspondants ( 92, 94) destinés à établir la connexion extérieure de ces zones ( 70, 72). o Capteur selon la revendication 9, caractéri- sé en ce que les épaulements rainurés ( 82) présentent des pattes élastiques ( 86) dirigées l'une vers l'autre, qui surplombent la plaquette ( 68) et dont les faces dirigées vers celles-ci présentent, à partir de l'extrémité libre des pattes ( 86), une surface ( 88) qui converge vers la pla- quette ( 68) et une cavité ( 90) qui correspond au fond de la rainure ( 84), la surface convergente ( 88) définissant une embouchure évasée de la rainure ( 84) pour faciliter l'insertion de l'extrémité dénudée ( 86) du câble ( 92, 94) avec un déplacement latéral vers la rainure, et la cavité ( 90) jouant le rôle de logement de retenue de cette ex- trémité dénudée ( 96) dans la rainure ( 84) et contre la zone électroconductrice ( 70, 72) correspondante. il Capteur selon l'une quelconque des revendi- cations 7 à 10, caractérisé en ce que la plaquette ( 60) en matière plastique présente deux ergots ( 62) venus de ma- tière sur sa face qui est à l'opposé de celle qui porte la plaquette ( 68) de matière céramique et en ce que la plaque métallique support présente des ouvertures ( 64) dans lesquelles les ergots ( 62) sont engagés avec serrage. 12 Capteur selon la revendication 11, caracté- risé en ce que les ouvertures ( 64) de la plaque support ( 22) sont définies par des parties lamellaires opposées ( 66) découpées dans cette-plaque et qui, lorsque les er- gots ( 62) sont engagés dans ces ouvertures, sont fléchies de façon à mordre dans les ergots, en s'opposant ainsi à l'extraction de ces derniers. 13 Capteur selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que la lamelle élas- tique ( 68) est subdivisée par une entaille ( 50) sensible- ment en forme de U et à allure longitudinale, en une par- tie lamellaire centrale ( 52) et une partie lamellaire périphérique ( 54) en forme de U, qui sont reliées l'une à l'autre dans la zone d'articulation et dont chacune porte à son extrémité libre un bossage de contact corres- pondant ( 56, 58). 14 Capteur selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 13, caractérisé en ce que, sur la plaque support métallique ( 22) est fixé un couvercle métallique ( 28) qui renferme la plaquette ( 68) en matière céramique et la lamelle élastique ( 48) et dans lequel est également tourillonné un arbre ( 34) sur lequel est calée la lamel- le ( 48). 15 Capteur selon la revendication 14, caracté- risé en ce que l'arbre ( 34) est soumis à l'action axiale -13 d'un ressort ( 104) interposé entre la plaque support ( 22) et un épaulement ( 102) de cet arbre ( 34) pour maintenir un autre épaulement ( 106) de- l'arbre appliqué contre le couvercle ( 28).