Brevet FR2558252A1 — publié le 19850719

La présente invention concerne la mesure du niveau ou mieux du volume d'un liquide, tel que notamment du carburant, ouz le cas échéant du lubrifiant, contenu dans un réservoir ou carter. On connaît déjà des dispositifs de mesure de niveau comprenant un équipage détecteur de niveau muni d'un flotteur mobile selon un trajet vertical ou incliné, mais non horizontal,pour suivre le niveau du liquide, et un organe sensible au déplacement du flotteur, tel qu'un rhéostat lié par son curseur au flotteur et associé à des moyens de traitement et de mesure, pour déterminer une indication de niveau en fonction de la position dudit flot- teur. Cependant, dans le cas notamment de réservoirs de carburant portés par un véhicule, le niveau de carburant est extrêment fluctuant en fonction des mouvements du véhi- cule. Par ailleurs, les équipages détecteurs de niveau sont, d'une façon générale, très sensibles aux fluctuations du niveau de liquide. Pour tenter de limiter l'influence des fluctua- tions du niveau de liquide sur l'équipage détecteur compor- tant un flotteur on a proposé de disposer ce dernier dans un tube généralement vertical et communiquant avec le réser- voir par l'intermédiaire d'un ajutage. Une telle proposition cependant ne donne pas entière satisfaction. En particulier, lorsque le réservoir présente une géométrie complexe, c'est-à-dire, lorsque la section droite du réservoir considérée dans un plan horizontal n'est pas constante, comme cela est le cas dans les véhicules automo- biles pour utiliser au mieux la place disponible, il n'est pas toujours possible de prévoir de tels tubes s'étendant sur toute la hauteur du réservoir. Par ailleurs, l'utilisation de ces tubes pose à moyen terme des problèmes de maintenance difficiles à résoudre. Il est, en effet, délicat d'intervenir à l'inté- rieur du réservoir lorsque des corps étrangers obturent l'ajutage ou perturbent le déplacement du flotteur dans le tube. La présente invention vient maintenant proposer une nouvelle structure qui supprime les inconvénients pré- cités. Comme cela sera expliqué par la suite, la présente invention s'applique tout particulièrement, mais non exclu- sivement, aux réservoirs ou carters de géométrie dite com- plexe, c'est-à-dire, comme cela a été précédemment évoqué, des réservoirs ou récipients dont la section droite considé- rée dans un plan généralement horizontal, n'est pas cons- tante. Pour cela, la présente invention propose un dispo- sitif pour la détection de niveau de liquide dans un réser- voir du type comportant un équipage détecteur de niveau muni d'un flotteur mobile pour suivre le niveau du liquide et coopérant avec un organe sensible apte à générer une nfonnma- tion représentative de la position dudit flotteur, ledit équipage - détecteur de niveau comprenant, selon l'inven- tion, deux bras articulés sur un support commun fixe, autour de premiers axes parallèles respectifs, généralement hori- zontaux, et un organe support mobile portant le flotteur et articulé sur les deux bras, à distance des premiers axes, autour de seconds axes respectifs généralement parallèles aux premiers, de telle sorte que lors du déplacement du ni- veau de liquide, le flotteur suive une trajectoire incurvée imposée par le pivotement combiné des bras. Selon une caractéristique avantageuse de l'inven- tion, l'un des bras se prolonge à l'opposé du second axe par rapport au premier axe associé prévu sur le support fixe, par un élément frotteur agissant sur un élément résistif formant organe sensible. Selon l'allure de la trajectoire recherchée, les distances respectives séparant les premiers et les seconds axes de chacun des bras peuvent être ou non égales. De même, l'entre-axe séparant les premiers axes associésau support commun fixe peut être égal ou non à l'entre-axe séparant les seconds axes associés à l'organe support mobile. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, l'organe support comprend un longeron articulé sur les bras autour desdits seconds axes et portant le flot- teur à distance de ceux-ci. De préférence, le flotteur est porté libre de pivotement sur l'organe support. Selon une variante de réalisation avantageuse, le dispositif comprend un élément de réglage de la distance séparant les premiers et seconds axes de l'un au moins des bras. De plus, de préférence, le dispositif comprend au molns un élément de réglage de l'entre-axe existant entre les premiers axes associés au support commun fixe ou les seconds axes associés à l'organe support mobile. Selon une autre caractéristique importante de l'invention, les bras sont adaptés pour pouvoir se croiser. Avantageusement, le dispositif est adapté pour imposer au flotteur une trajectoire incurvée suivant la courbe de fluctuation minimum du liquide. On entend par courbe de fluctuation minimum du liquide, une courbe déter- minée sensiblement par le centre de symétrie de chaque sec- tion droite horizontale du- récipient ou carter contenant le liquide dont on souhaite mesurer le niveau. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la -lecture de la des- cription détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels: - la fiaure 1 illustre schématiquement un dispo- sitif pour la détection de niveau de liquide conforme à l'invention, - la figure 2 illustre schématiquement une va- riante de réalisation du dispositif représenté sur la fi- gure 1, - la figure 3 illustre l'influence du réglage opéré sur la distance séparant les premiers et seconè axes d'un bras, ou encore sur la valeur de l'entre-axe séparant les premiers axes ou les seconds axes, la figure 3 repré- sentant à cet effet quatre courbes obtenues avec des va- leurs différentes de ces distance et entre-axe. On aperçoit sur les figures 1 et 2 une embase de fixation 30 assemblée de façon amovible ou non au réser- voir ou carter contenant le liquide dont on souhaite mesu- rer le niveau. Cette embase de fixation 30 porte deux tubes 31, 32, correspondant, par exemple, à des tubes d'alimen- tation et de refoulement en carburant, et sur lesquels est fixé un support 33 qui sera dit support commun fixe par la suite. Bien entendu, ledit support commun fixe 33 peut être fixé par tout-autre moyen fonctionnellement équiva- lent à l'intérieur du récipient ou carter contenant ledit liquide. De plus la géométrie des tubes 31, 32 ou des organes portant le support commun fixe 33 pourra prendre toute au- tre forme appropriée. Par ailleurs, comme cela a été précédemment évoqué, on reconnait sur les figures 1 et 2 deux bras 10 et 13 articulés sur le support commun fixe 33 autour de premiers axes parallèles respectifs 11 et 14, et généralement hori- zontaux, c'est-à-dire perpendiculaires au plan des figures 1 et 2. En outre, un organe support mobile 17 portant le flotteur 20 est articulé sur les deux bras 10 et 13 à dis- tance des premiers axes 11, 14, autour de seconds axes res- pectifs 12 et 15, généralement parallèles aux premiers, de telle sorte que lors du déplacement du niveau de liquide le flotteur suive une trajectoire incurvée (référencée courbe A et courbe A' respectivement sur les figures 1 et 2) imposée par le pivotement combiné des bras 10 et 13. L'allure de la trajectoire incurvée du flotteur sera précisée par la suite. Outre l'équipage détecteur de niveau muni d'un flotteur mobile 20 pour suivre le niveau du liquide, qui vient d'être décrit, le dispositif de détection de niveau de liquide conforme à l'invention comprend un organe sen- sible au déplacement du flotteur, et apte à générer une in- formation représentative de la position dudit flotteur 20. En l'espèce, l'organe sensible est formé d'un rhéostat. Plus précisément, le rhéostat se compose d'un élément résistif 34 et d'un frotteur 21 en contact avec celui-ci, prévu sur l'un des bras 13 portant l'organe sup- port mobile 17. Plus précisément encore, le bras 13 seprolonge à l'oppo- sé du second axe 15 par rapport au premier axe 14 associé prévu sur le support commun fixe 33, par une aile 16 alignée sur le bras 13, et portant à son extrémité libre,opposée au second axe 15, le frotteur 21 précité, qui est en contact avec l'élément résistif 34. La structure et la nature du frotteur 21 pourra prendre toute forme appropriée inspirée de la structure et de la nature des curseurs utilisés généralement pour des potentiomètrés ou rhéostats. Ladite information représentative de la position du flotteur 20 est obtenue par mesure de la résistance électrique existant entre le frotteur 21 ou l'aile 16 (électriquement conductrice à cet effet) et l'une des extré- mités de l'élément résistif 34. Des fils de connection non représentés sur les figures sont prévus à cet effet. On notera que le frotteur 21 se déplace sur une trajectoire semi-circulaire centrée sur l'axe 14. De ce fait, l'élément résistif 34 possède une forme semi-circulaire correspondante centrée sur ledit axe 14. Le cas échéant le frotteur pourrait être prévu entre les axes 14 et 15 sur le bras 13 ou de façon compa- rable sur le bras 10. Selon une variante de réalisation avantageuse, l'élément résistif est formé d'une couche. résistive portée par un support isolant, lui-même fixé dans une enveloppe intégrée au support commun fixe 33. Par ailleurs, selon le mode de réalisation repré- senté sur les figures 1 et 2, l'organe support 17 qui porte le flotteur 20 est formé d'un longeron articulé sur les bras 10 et 13, autour desdits seconds axes 12 et 15. Le longeron s'étend à l'opposé du second axe 15 par rapport à l'axe 12, dans l'alignement de l'entre-axe entre ceux- ci, et porte le flotteur 20 à son extrémité libre opposée au second axe 15. Le flotteur est donc éloigné des seconds axes 12 et 15. De préférence, le flotteur 20 est porté libre de pivotement, sur le longeron 17, autour d'un axe 18 paral- lèle aux premiers axes 11 et 14 et aux seconds axes 12 et 15. De plus, comme cela est représenté par exemple sur la figure 2, afin d'autoriser un déplacement important du flotteur 20 sur ladite trajectcire incurvée représentée par les courbes A et A', les bras 10 et 13 sont de préférence adaptés pour pouvoir se croiser. Ceci signifie en parti- culier que les bras 10 et 13 sont disposés dans des plans de pivotement différents (plans perpendiculaires aux axes 11, 14, 12 et 15).De même, la longueur des axes (considérée perpendiculairement au plan des figures) et la géométrie du longeron 17 sont adaptés en conséquence. Par exemple, en ce qui concerne le longeron 17, on notera que l'extrémité de celui-ci articulée sur le bras 13, c'est-à-dire l'extré- mité opposée au flotteur 20, doit être disposée en dehors du plan de pivotement du second bras 10, afin d'autoriser le croisement des bras 10 et 13 lors du déplacement du flot- teur 20. Sur la figure 1 le trait référencé 50 illustre la trajectoire de déplacement circulaire, centrée sur l'axe 14, de l'axe d'articulation 15 prévu entre le bras 13 et le longeron 17. Sur cette même figure 1 la courbe 51 représente la trajectoire circulaire centrée sur l'axe 11 de l'axe d'articulation 12 prévu entre le bras 10 et le longeron 17. La courbe référencée A sur la figure 1 représente la trajectoire incurvée de l'axe 18 correspondant au point d'articulation entre le flotteur 20 et le longeron 17. L'allure de cette courbe A est déterminée d'une part par les distances séparant les premier et second axes de chacun des bras 10 et 13, d'autre part par l'entre-axe prévu entre les premiers axes 11 et 14 et l'entreaxe prévu entre les seconds axes 12 et 15. Pour simplifier les explications ultérieures re- latives à l'allure de la trajectoire imposée au flotteur par les bras 10 et 13, on appellera L1 la distance sépa- rant, sur le bras 10, le premier axe 11 du second axe 12, 255825 g L2 la distance séparant, sur le bras 13, le premier axe 14 du second axe 15, E1 l'entre-axe séparant les premiers axes 11 et 15, et E2 l'entre-axe séparant les seconds axes 12 et 15. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 1, L1 = 1,25 L2 et E1 = 1,5 E2. De ce fait, en considérant la trajectoire (courbe A) du flotteur 20, de la partie supérieure du réservoir (adjacente à l'embase de fixation 30) au fond du réservoir la courbe A peut se décomposer en une première section (supérieure) concave en direction du support commun fixe 33 et d'une seconde section (inférieure) convexe en direc- tion du support commun fixe 33. La première section supérieure concave en direc- tion du support commun fixe 33 est obtenue lorsque un segment reliant les seconds axes-12 et 15 se déplace, en considérant le second axe 12 comme origine} dans le sens contraire aux aiguilles d'une montre. A l'opposé la seconde portion de la trajectoire du flotteur 20, convexe en direction du support commun fixe 33 est obtenue lorsque ledit segment reliant les seconds axes 12 et 15 se déplace, en considérant le second axe 12 comme origine, dans le sens des aiguilles d'une montre. Bien entendu, en conséquence, le point d'inflexion sur la courbe A est obtenu lors du changement de direction du pivotement de l'entre-axe 12-15 par rapport à l'axe 12. On remarquera que dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, de façon similaire à celui re- présenté sur la figure 1, L1 = 1,25 L2 et E1 = 1,5 E2. Toutefois, la modification obtenoe dans l'allure de la tra- jectoire du flotteur 20 est due à un renversement de 180 , de l'équipage dans un plan perpendiculaire aux axes d'arti- culation 11, 12, 14 et 15 (parallèle au plan de la figure). Le mode de réalisation représenté sur la figure 2 ne sera donc pas décrit plus en détail. Afin d'expliciter l'influence des réglages suscep- tibles d'être apportés aux valeurs L1, L2 et El, E2 sur l'allure de la trajectoire du flotteur 20, on a superposé sur la figure 3 quatre courbes A, B, C et D correspondant à quatre cas différents. On a également représenté sur la figure 3 la position occupée par l'équipage détecteur correspondant, c'est-à-dire les bras 10, 13 et le longeron 17, en un ou plusieurs points de chacune de ces trajectoires. Les réfé- rences utilisées pour identifier les bras 10, 13 et le lon- geron 17, ainsi que les différents axes d'articulation asso- ciés seront identiques aux références précédemment évoquées en regard des figures 1 et 2, toutefois, afin de distinguer les quatre cas ainsi superposés, ces références seront assor- ties d'un indice A, B, C ou D selon le cas considéré. La courbe A correspond au cas décrit en regard de la figure 1, c'est-à-dire L1 = 1,25 L3 et E1 = 1,5 E2. La trajectoire décrite par l'axe 18 A du flotteur est représentée par la courbe A en trait plein. De même, les bras 10A et 13A ainsi que le longeron 17A associé sont représentés en trait plein à deux phases différentes de la trajectoire. Les courbes décrites par les seconds axes 12 et 15A sont représentées par les courbes circulai- res en trait plein référencées respectivement 51 et 50 et centrées sur les axes 11 et 14. Ces courbes sont identiques à celles représentées sur la figure 1. La courbe B représente en trait mixte interrompu la trajectoire de l'axe 18B du flotteur correspondant au cas L1 = 1,40 L2 et E1 = 1,5 E2. Seule la valeur L2 a été modifiée par rapport au premier cas A. Les bras 10B et 13B et le longeron 17B correspondant sont de même représentés en trait mixte interrompu. Les trajectoires des axes 12B et 15 sont illustrées par les courbes circulaires 51 et 52 tracées respectivement sous forme de trait plein et de trait mixte interrompu, centrées sur les axes 11 et 14. La courbe C représentée en trait interrompu court correspond au cas L1 = 1,25 L2 et E1 = 2 E2. SeuI l'entre- axe E2-a été modifié par rapport au premier cas A. De même les bras 10C et 13C, ainsi que le longeron 17C correspon- dant sont représentés en trait interrompu court. Le rapport entre les valeurs L1 et L2 étant similaire à celui retenu pour la courbe A, les trajectoires des axes 12C et 15C correspondant là encore respectivement aux courbes circulai- res en trait plein référencées 51 et 50, centrées sur les axes 11 et 14. Enfin la courbe D représentée en trait interrompu pointé correspond au cas L1 = L2 et E1 = E2, les valeurs L1 et-E- étant identiques aux valeurs retenues dans le pre- mier cas A. On remarquera que ce dans:ôe: quatrième cas les deux bras 10D et 13D définissent un parallélogramme régu- lier. Ces bras 10 et 13 et le longeron 17 associé sont D D. D également représentés sous forme de trait interrompu pointé. La trajectoire de l'axe 12D est représentée par la courbe circulaire tracée en trait plein sous la référen- ce 51, tandis que la trajectoire de l'axe d'articulation D est représentée par la courbe circulaire tracée en trait interrompu pointé référencée 53 et centrée sur l'axe 14. La courbe A a été précédemment décrite en regard notamment de la figure 1. En comparaison, on notera que la courbe D corres- pond à une trajectoire circulaire puisque le déplacement de l'axe 18D d'articulation entre le flotteur et le longeron 17D est homotétique du déplacement des axes 12D et 15D qui suivent eux-mêmes une trajectoire circulaire. On va maintenant comparer la courbe A et la courbe B. On remarquera que le rapport des entre-axes n'est pas modifié pour ces deux cas, par contre, dans le cas B, la longueur L2 a été raccourcie, la longueur L1 restant inchangée. Ceci n'entraîne pas de modification fondamen- tale dans la partie supérieure de la trajectoire du flot- teur. Cependant, dans la partie inférieure, l'action de retenue opérée par le bras 13 sur le second axe 15 disposé à l'extrémité libre du longeron 17 intervient plus rapide- ment dans le cas B, puisque le bras 13B est précisément raccourci. On va maintenant comparer les courbes A et C. Les valeurs L1 et L2 retenues pour ces deux cas sont iden- tiques. Toutefois, dans le cas C l'entre-axe E2 séparant les axes d'articulation 12C et 15C a été réduit par rapport au cas A, l'entre-axe E1 restant inchangé. Là encore, l'influence de cette modification sur la portion supérieure de la trajectoire est négligeable. Par contre, en portion inférieure de la courbe, le raccourcissement de l'entre-axe E2 tent à accentuer la convexité de la trajectoire en modifiant le pivotement du segment 12C-15C dont les extrémités suivent bien entendu les courbes 50 et 51. Dans la pratique, la structure particulière de l'équipage de détection retenue c'est-à-dire en particulier les valeurs données aux segments L1, L2, E1 et E2 sera dé- finie par l'homme de l'art pour imposer au flotteur 20, et plus particulièrement à l'axe 18 de liaison entre celui-ci et le longeron 17, une trajectoire incurvée suivant la cour- be de fluctuation minimum du liquide, c'est-à-dire comme cela a été précédenument décrit le centre de symétrie des sections droites horizontales du récipient. Pour cela, l'homme de l'art dispose de différentes solutions. L'une de celles-ci consiste à choisir parmi un certain nombre d'abaques représentant différentes courbes pour lesquelles les paramètres L1, L2, El et E2 sont modulés, la trajectoire la plus approchante de celle recherchée. Une autre solution consiste à procéder à une simu- lation sur ordinateur de la trajectoire imposée à l'extré- mité libre du longeron 17 pour diverses valeurs de L1, L2, E1 et E2, jusqu'à obtention d'une trajectoire confondue avec la trajectoire recherchée. Une troisième solution consiste à utiliser un proto- type sur lequel sont prévus des -éléments de réglage aptes à modifier la distance séparant les premiers et seconds axes de l'un au moins des bras 10, 13, et de préférence de l'entre- -axe existant entre les premiers axes associés au support com- mun fixe 33 ou les seconds axes associés à l'organe support *mobile 17 ou longeron. Après définition grossière des paramètres L1, L2, E1 et E2 permettant d'approcher la courbe recherchée, l'homme de l'art module avec précision la valeur de ces paramètres par actionnement des éléments de réglage pour approcher au mieux ladite courbe. On notera par ailleurs que lesdits éléments de réglage (non représentés sur les figures), peuvent être prévus également sur les dispositifs destinés à être instal- lés à demeure, afin, par exemple, de rattraper les erreurs de montage ou de positionnement des axes d:articulation. Ces éléments de réglage pourront être réalisés par exemple sous forme d'organe fileté. On notera également que le réglage des paramètres L1 et L2 peut être obtenu en pliant plus ou moins les bras et 13, afin de rapprocher en correspondance les axes d'articulation 11 et 12 d'une part, et 14 et 15, d'autre part. Bien entendu, les modes de réalisation ici évoqués sont susceptibles d'être l'objet de diverses modifications conformes à l'invention. REVENDICATIONS 1. - Dispositif pour la détection de niveau de liquide dans un réservoir du type comportant un équipage détecteur de niveau muni d'un flotteur mobile (20) pour suivre le niveau du liquide et coopérant avec un organe sensible (34) apte à générer une information représentative de la position dudit flotteur (20), caractérisé par le fait que l'équipage mobile comprend: - deux bras (10, 13) articulés sur un support commun fixe (33), autour de premiers axes (11, 14) parallèles res- pectifs, généralement horizontaux, et - un organe support mobile (17) portant le flotteur (20) et articulé sur les deux bras (10, 13) à distance des premiers axes (11, 14), autour de seconds axes (12, 15) respectifs, généralement parallèles aux premiers, de telle sorte que lors du déplacement du niveau de liquide, le flotteur suive une trajectoire incurvée imposée par le pivotement combiné des bras. 2. - Dispositif de détection selon la revendica- tion 1, caractérisé-par le fait que l'un des bras (13) se pro- longe à l'opposé du second axe (15) par rapport au premier axe (14) associé prévu sur le support commun fixe (33), par un élément frotteur (16, 21) agissant sur un élément résis- tif (34) formant organe sensible. 3. - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la distance L1 séparant les premier (11) et second (12) axes d'un bras (10) diffè- re de la distance L2 séparant les premier (14) et second (15) axes de l'autre bras (13) (courbes A, B, C). 4. - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les distances respec- tives L1, L2 séparant les premier (11, 12) et second (14, ) axes de chacun des bras (10, 13), sont égales (courbe D). 5. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'entre-axe E1 séparant les premiers axes (11, 14) égale l'entre-axe E2 séparant les seconds axes (12, 15). 6. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'entre-axe E1 séparant les premiers axes (11, 14) diffère de l'entre-axe E2 sé- parant les seconds axes (12, 15). 7. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'organe support comprend un longeron (17) articulé sur les bras (10, 13) autour des- dits seconds axes (12, 15) et portant le flotteur (20) à distance de ceux-ci. 8. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le flotteur (20) est porté libre de pivotement. (18) sur l'organe support (17). 9. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend un élément de réglage de la distance L1, L2 séparant les premiers (11, 14) et seconds (12, 15) axes de l'un au moins des bras (10, 13). 10. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un élément de réglage de l'entre-axe El, E2 existant entre les premiers axes (11, 14), associés au support commun fixe (33) ou les seconds (12, 15) associés à l'organe support mobile (17). 11. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que les bras (10, 13) sont adaptés pour pouvoir se croiser. 12. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'il est adapté pour impo- ser au flotteur (20) une trajectoire incurvée suivant le courbe de fluctuation minimum du liquide.