Brevet FR2538106A1 — publié le 19840622

La présente invention concerne un dispositif de mesure et de surveillance du niveau d'un réservoir de liquide, et notamment du niveau d'huile dans un moteur de véhicule, avec-une sonde réalisée dans un matériau conducteur de lumière et dont la surface réfléchit plus ou moins bien selon le mouillage par le liquide à mesurer, un faisceau lumineux venant en contact avec la surface et guidé par le matériau conducteur de lumière De tels dispositifs sont connus soud vierses formes C'est ainsi que la demande de brevet européen 0 003 566 par exemple décrit un indicateur de niveau essentiellement destiné aux réservoirs de carburant La mesure du niveau est assurée par une tige résistant à la rupture, présentant des propriétés de conduction lumineuse, dont les deux extrémités portent un émetteur ou un récepteur de lumière et qui résiste aux carburants usuels. Le flux lumineux circulant dans la tige est influencé par le niveau, de sorte que le courant électrique délivré par le photorécepteur constitue une mesure du niveau. Les documents du modèle d'utilité de la République fédérale d'Allemagne né 19 85 499 décrivent par ailleurs un dispositif de surveillance de la réserve d'huile de freinage dans des systèmes de freinage de véhicules à pression d'huile et à un ou plusieurs circuits, dans lequel des corps prismatiques conducteurs de la lumière pénètrent dans les chambres d'huile de freinage à surveil- ler, qui reçoivent chacune de la lumière par un guide optique, tandis qu'un second guide optique transmet la lumière réfléchie sur des voyants du tableau de bord du véhicule Aucune lumière n'est réfléchie quand le corps prismatique est immergé dans l'huile de freinage, car la lumière incidente s'échappe par le point de mouillage dans le fluide mouillant, alors que le niveau d'huile de freinage diminuant, le corps prismatique n'est plus mouillé et la lumière incidente est réfléchie vers le voyant. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n' 30 68 697 propose l'uti- lisation de tels corps prismatiques conducteurs de la lumière pour mesurer le niveau de l'hydrogène liquide. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 36 83 196 propose des corps en matériau conducteur de la lumière et à surface encochée pour une mesure différentielle. La demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n' 2 34 344 décrit enfin les formes les plus diverses de mesureurs de niveau de liquide, reposant sur les pro- priétés de conduccion et de réfraction de la lumière des sondes employées et du niveau à mesurer. On a n'a pas réussi jusqu'à présen: à appliquer avec succès ce principe à la mesure du niveau d'huile dans des moteurs de véhicule, notamment pour les raisons suivantes: l'huile est plus ou moins souillée; l'huile est portée à des températures diffé- rentes, et notamment à des températures relativement élevées qui interdisent l'emploi de certains matériaux thermosensibles; et l'espace disponible pour le montage d'un dispositif de mesure est limité en particulier sur le moteur, sur le carter d'huile par exemple Des difficultés particulières apparaissent quand de telles sondes, reposant sur la réflexion d'un faisceau lumineux et réalisées dans un matériau conducteur de la lumière, doivent être réalisées de façon à pouvoir remplacer la jauge d'huile normale, car l'ouverture d'entrée de telles jauges est très étroite, son diamètre étant par exemple de l'ordre de 6 ou de 8 mm. L'invention concerne un dispositif du type précité et vise à l'améliorer de la façon la plus simple possible, de façon qu'il se prête à la-mesure et à la surveillance du niveau d'huile dans des moteurs de véhicule Selon une caractéristique essentielle de l'in- vention, la sonde est fixée à l'extrémité inférieure d'une tige flexible et présente une longueur faible par rapport à celle de la tige Il en résulte en particulier l'avantage suivant: le dis- positif est utilisable à la place d'une jauge d'huile classique, c'est-àdire qu'aucun alésage, même plus grand ne doit être prévu dans le carter du moteur, de sorte que la transformation de véhi- cules existants doit pouvoir être effectuée aussi. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exemples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente un premier exemple de réalisation de l'in- 2538 106 vention; la figure 2 représente schématiquement la réalisation de la sonde selon figure 1; la figure 3 représente un second exemple de réalisation de l'inven- tion; la figure 4 représente la sonde selon figure 3 à plus grande échelle; et la figure 5 représente un autre exemple de réalisation de la sonde. Le dispositif selon figure 1 est constitué par une structure 1 en forme de tige, à l'extrémité inférieure de laquelle est disposée une sonde 2 en matériau conducteur de la lumière La tige 1 se ter- mine à la partie supérieure dans un joint d'étanchéité 3, réalisé de facon connue pour s'adapter dans l'alésage de logement d'une jauge d'huile classique de moteur de véhicule Une ligne 4 est raccordée, qui aboutit à un circuit traducteur 5, auquel une lampe témoin 6 peut par exemple être reliée Une alarme acoustique par exemple peut aussi remplacer la lampe témoin 6. La tige 1 est flexible Elle est donc utilisable aussi sur des moteurs de véhicule dont l'ouverture d'entrée de la jauge d'huile est suivie par un guide ou une déviation faisant facilement plier ladite jauge La sonde 2 proprement dite est très courte par rapport à la longueur de la tige 1, sa longueur étant par exemple d'environ mm ou moins pour une longueur de tige de 300 mm, de sorte que la sonde, bien qu'elle soit moins flexible, est à même de suivre aussi de tels guides ou déviations du simple fait de sa-faible lon- gueur Cela est particulièrement important quand la partie de la sonde réalisée dans un matériau conducteur de la lumière est en verre minéral, qui est certes flexible du point de vue physique, mais doit pratiquement être considéré comme rigide du point de vue technique L'emploi de verre minéral semble toutefois être la solution la plus simple et la plus économique, compte tenu de la résistance thermique exigée à des températures d'huile de 180 O C ou plus par exemple. La tige 1 est par exemple constituée par une tige porteuse métallique, et des conducteurs électriques ou des guides optiques 2-538106 disposés parallèlement à cette dernière Une tige porteuse peut le cas échéant être totalement supprimée, quand les conducteurs ou guides sont suffisamment flexibles, sans toutefois être aussi flexibles que des torons. La ligne 4 raccordée peut ainsi être réalisée sous forme d'une ligne électrique ou d'un guide optique La traduction dans l'unité peut s'effectuer de façon connue Une indication directe de la lumière transmise par un guide-optique peut le cas échéant s'effec- tuer directement aussi, sans interposition des pièces 5 et 6, par exemple quand aucun contrôle ne doit être effectué à une certaine distance du compartiment moteur, seule une indication étant néces- saire à proximité immédiate du moteur, par exemple sur le tableau de bord. La figure 2 représente schématiquement la réalisation de la sonde 2 selon figure 1 Le corps 2 a de la sonde, réalisé par exemple en cristal, est rendu partiellement opaque par un capot inférieur 2 b et un capot supérieur 2 c Ces derniers sont par exemple réali- sables dans un film métallique ou un autre matériau approprié. Un émetteur 7-de lumière, tel qu'une lampe à incandescence ou une diode photoélectrique, est disposé à l'extrémité inférieure et un photorécepteur 8, tel qu'une photodiode ou un phototransistor, à l'extrémité supérieure Le corps en verre est biseauté aux deux extrémités La lumière est par suite réfractée comme l'indiquent les flèches Elle pénètre par le biseau inférieur, sort par le biseau supérieur et est réfléchie sur la paroi latérale du corps en verre 2 a Lorsque ce dernier est immergé dans un liquide approprié, aucune réflexion ne se produit, mais la lumière disparaît dans le liquide, phénomène qui peut être utilisé de façon connue pour la- signalisation. Le facteur essentiel est que le point de mesure, c'est-àdire le point o la lumière est réfléchie ou non, est décalé de l'extré- mité inférieure -de la sonde-vers l'extrémité supérieu-re suivant la- direction de la gravité, c'est-à-dire latéralement dans l'exemple de la figure 2 Il en résulte que des gouttelettes d'huile chaude par exemple, fixée dans le bas et risquant de se résinifier le cas échéant, ne peuvent pas fausser l'indication. Lorsqu'un récepteur 8 convertissant directement le signal lumi- neux en un signal électrique n'est pas prévu, il est possible d'accoupler un guide optique de façon appropriée à l'extrémité supérieure-du corps en verre 2 a. La figure 3 représente un autre exemple de réalisation d'un dis- positif selon l'invention Les pièces identiques ou ayant une même action portent les mgmes références que sur la figure 1 La figure 4 représente la sonde 2 selon figure 3, schématiquement et à plus grande échelle Elle comprend de nouveau un corps en verre 2 a, par- tiellement recouvert d'un matériau opaque 2 c Un miroir 10, qui peut être plan comme dans l'exemple représenté, est disposé à l'extrémité inférieure du corps en verre 2 a, dont l'extrémité supérieure est partiellement biseautée Deux guides optiques Il et 12 coaxiaux sont accouplés à l'extrémité supérieure du corps en verre 2 a; le guide optique Il tubulaire conduit la lumière incidente, tandis que le guide optique intérieur 12, qui peut être filiforme ou tubulaire par exemple, transmet la lumière réfléchie à une unité de traduction La réalisation selon figures 3 et 4 présente l'avantage de n'exiger aucune ligne électrique d'arrivée ou de départ pénétrant dans le carter inférieur du moteur Les émetteurs et récepteurs de lumière sont disposés totalement à l'extérieur du moteur Le point de mesure proprement dit se situe de nouveau sur la paroi latérale, de sorte que des gouttes adhérant dans le bas au miroir ne peuvent pas fausser le résultat de mesure, indépendamment de leur durée de fixation ou de leur transformation en recouvrement permanent par résinification. La figure 5 représente un autre exemple de réalisation d'une sonde utilisable dans un dispositif selon l'invention Le corps en verre 13 présente une symétrie de rotation et comporte à l'extré- mité supérieure un biseautage sous forme d'un cône 13 a ayant par exemple un angle d'ouverture de 60 L'extrémité inférieure comporte également un biseautage 13 b, qui peut aussi être conique, mais est utilement constitué par un corps à symétrie de rotation et dont la génératrice est un arc de cercle, comme dans l'exemple selon figure 5. Les deux biseaux 13 a et 13 b sont plus petits que ne le permettrait la face frontale du corps 13 supposé coupé linéairement. Lorsqu'une lampe à incandescence 14, donc les faisceaux lumi- neux sortent avec une légère divergence, est disposée à l'extrémité inférieure, le corps en verre 13 diffracte lesdits faisceaux, par suite de la réalisation précédemment décrite du biseau 13 b, de facon qu'ils atteignent la surface extérieure du corps sur une zone annu- laire très étroitement délimitée, ce qui permet, indépendamment des recouvrements, de produire un point de mesure rigoureusement déli- mité, qui concentre le flux lumineux maximal possible même dans les conditions les plus sévères (construction particulièrement compacte et néanmoins robuste) Des essais ont montré que toutes les exi- gences imposées à de tels dispositifs de mesure et de surveillance peuvent être parfaitement maîtrisées. Il est par exemple possible d'utiliser de très petits corps en verre 13, d'un diamètre de 4-4,5 mm par exemple et d'une longueur d'environ 15 mnm, de choisir de petites lampes à incandescence et d'obtenir, malgré cette construction compacte et la faible puis- sance lumineuse, une signalisation nette, permettant une réponse définie du dispositif de mesure et de surveillance Il n'existe aucun risque de rupture de la sonde, d'inutilisation par un encras- sement permanent ou d'absence de résistance à long terme aux fluides agressifs et aux températures élevées Le choix des angles des biseaux 13 a et 13 b en particulier permet d'ajuster sur une large plage les angles d'incidence et d'émergence de la lumière, et par suite de les adapter aux propriétés réfringentes aussi bien de la sonde 13 que du liquide à mesurer, huile moteur ou huile hydraulique par exemple La sonde 13 est par exemple réalisable en verre miné- ral, comme précédemment décrit, ou dans une matière plastique appropriée présentant une résistance à température élevée convenable, telle que du polyamide 6 hyalin. Le biseau d'extrémité de la sonde 13 ou 2 a peut aussi être creux, sous forme d'un c 6 ne creux par exemple, et de préférence aux deux extrémités. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'âtre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1 Dispositif de mesure et surveillance du niveau dans un réser- voir de liquide, et notamment du niveau d'huile dans un moteur de véhicule, avec une sonde réalisée dans un matériau conducteur de lumière et dont la surface réfléchit plus ou moins bien, selon le mouillage par le liquide à mesurer, un faisceau lumineux venant en contact avec la surface et guidé par le matériau conducteur de lumière, ledit dispositif étant caractérisé en ce que la sonde ( 2) est fixée à l'extrémité Inférieure d'une tige flexible ( 1) et pré- sente une longueur faible par rapport à celle de la tige. 2 Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que la sonde comprend une extrémité inférieure métallisée et une extrémité supérieure sur laquelle sont disposés des moyens ( 11) générateurs de lumière, qui introduisent la lumière dans la sonde en dehors de son axe longitudinal, ainsi que des moyens ( 12) qui reçoivent la lumière réfléchie. 3 Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que la tige flexible ( 1) est constituée par une tige porteuse et des guides optiques disposés parallèlement à cette dernière. 4 Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que la tige flexible ( 1) est constituée par une tige porteuse et des con- ducteurs électriques disposés parallèlement à cette dernière. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que la tige flexible ( 1) est constituée par des guides optiques et une gaine flexible. 6 Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que la sonde ( 2) est en verre minéral. 7 Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que la sonde porte à l'extrémité inférieure un moyen générateur de lumière, et en particulier une lampe à incandescence, et à l'extrémité supé- rieure un moyen récepteur de lumière. 8 Dispositif selon revendication 7, caractérisé en ce que le moyen récepteur de lumière est un moyen photoélectronique. 9 Dispositif selon revendication 8, caractérisé en ce que le moyen photoélectronique est une photodiode. Dispositif selon revendication 8, caractérisé en ce que le moyen photoélectronique est un phototransistor. 11 Dispositif selon revendication 7, caractérisé en ce que la sonde est constituée par une tige en matériau conducteur de lumière, ayant une section sensiblement ronde. 12 Dispositif selon revendication 11, caractérisé en ce que les extrémités de la sonde ( 2 a) sont biseautées. 13 Dispositif selon revendication 12, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure de la sonde ( 2 a) est biseautée en forme de c 8 ne. 14 Dispositif selon revendication 13, caractérisé en ce qu'un câble optique ( 11) est relié au cône. Dispositif selon revendication 13, caractérisé en ce que le c 8 ne présente un angle d'ouverture d'environ 600. 16 Dispositif selon revendication 12, caractérisé en ce que l'ex- trémité inférieure de la sonde est biseautée en forme de c 8 ne. 17 Dispositif selon revendication 12, caractérisé en ce que l'ex- trémité inférieure de la sonde est munie d'une surface pour la récep- tion de la lumière, présentant une symétrie de rotation et dont la génératrice est un arc de cercle. 18 Dispositif selon revendication 17, caractérisé en ce qu'une lampe à incandescence ( 14) à rayons divergents est disposée sur la surface réceptrice de lumière. 19 Dispositif selon revendication 17, caractérisé en ce que la sur- face réceptrice de lumière présente une extrémité formant un angle aigu. Dispositif selon revendication 19, caractérisé en ce que le rayon de la génératrice est un multiple de la longueur de la surface réceptrice de lumière. 21 Dispositif selon revendication 7, caractérisé en ce que la sonde est rendue opaque par un recouvrement d'une partie de sa lon- gueur. 22 Dispositif selon revendication 12, caractérisé en ce que les extrémités biseautées ( 13 a, 13 b) de la sonde n'occupent qu'une partie des faces frontales et que les autres parties sont rendues opaques par recouvrement. 23 Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que la sonde est réalisée de façon que le point de mesure, vu suivant la direction de la gravité, est décalé de l'extrémité inférieure de la sonde vers le haut. 24 Dispositif selon revendication 12, caractérisé en ce que la sonde ( 2 a, 13) est biseautée en forme d'un biseau creux, et en par- ticulier d'un cône creux.