Brevet FR2584814A1 — publié le 19870116

-1 - La présente invention concerne un capteur de niveau de liquide électriquement isolant, plus particu- lièrement destiné au contrôle du niveau d'huile dans les carters de moteurs ou de boites de vitesses de véhicules automobiles. Les capteurs existants comprennent un boîtier allongé, fixé sensiblement verticalement dans le carter contenant le liquide, présentant des ouvertures supérieure et inférieure, et dans lequel est disposé longitudinale- ment un fil résistif thermosensible dont les extrémités sont raccordées électriquement à un circuit d'alimentation et de traitement permettant à tout moment un contrôle du niveau de liquide. Un exemple de circuit d'alimentation et de traite- ment convenant bien pour le contrôle de niveau d'huile est illustré dans le brevet français N 2 367 276. De façon gé- nérale, on applique un échelon de courant pendant une durée prédéterminée (par exemple 2s. environ), et on effectue par exemple deux mesures de la tension aux extrémités du fil résistif, au début et à la fin de cette durée; leur diffé- rence AU est comparée à un seuil AU0 prédéterminé, de façon à déclencher une alarme logique au franchissement dudit seuil, ou fournir une sortie analogique fonction de AU. Ces capteurs utilisent un fil résistif thermo- sensible en V ou W, de façon à disposer d'une longueur importante dans un bottier dont l'encombrement doit rester modeste. Il y a cependant une limite inférieure dans la miniaturisation du capteur, en raison des phénomènes de capillarité dont l'effet est de laisser subsister une cer- taine quantité de liquide autour du fil, en particulier à la pointe centrale du V ou du W qui est voisine du ni- veau bas extrême, ce qui fausse naturellement la mesure. -2- Dans l'application préférentielle de l'invention, qui est le contr8le du niveau d'huile pour le moteur ou la botte de vitesses de véhicules automobiles, un autre fac- teur venant perturber les mesures est la présence des iné- vitables vibrations du carter de liquide. De ce fait, les oscillations des branches du fil résistif thermosensible diminuent la précision des mesures en accentuant l'effet de la capillarité au niveau des pointes centrales du V ou dua W, et de plus provoquent une usure du fil pouvant entraîner une rupture de celui-ci. Pour pallier cet inconvénient, il a été tenté d'utiliser des ressorts longitudinaux dans le prolongement du fil pour en augmenter la tension, mais ceci avait pour conséquence d'augmenter l'encombrement du capteur. L'invention a pour objet de proposer un capteur de niveau de liquide robuste et fiable, moins sensible aux perturbations que les capteurs existants, en particulier ayant une meilleure tenue aux vibrations. Un autre objet de l'invention est de rendre pos- sible une réalisation particulièrement compacte du capteur sans que ce soit au détriment de la précision des mesures, ce qui peut permettre de disposer dans le bottier du cap- teur un autre organe fonctionnel, tel qu'une thermistance par exemple. Il s'agit plus particulièrement d'un capteur de niveau de liquide électriquement isolant, comportant un bottier allongé fixé sensiblement verticalement dans un carter contenant le liquide, présentant des ouvertures supérieure et inférieure, et dans lequel est disposé lon- gitudinalement un fil résistif thermosensible en forme de V dont les extrémités, situées dans la partie supérieure du bottier, sont raccordées électriquement à un circuit d'alimentation et de traitement permettant à tout moment un contrôle du niveau de liquide dans le carter, caractérisé 3- par le fait qu'il comporte des moyens de positionnement du fil thermosensible assurant un écartement essentiellement constant des deux branches sur la plus grande partie de celui-ci, et d'autre part une position stable du plan dé- fini par le fil par rapport au boltier allongé, et un or- gane d'accrochage élastique de la pointe du V en appui sur certains desdits moyens de positionnement adjacents à ladite pointe. En particulier, les moyens de positionnement com- prennent, en partie supérieure, des fentes latérales rece- vant un organe de connexion associé à chaque branche du fil thermosensible et dont la partie centrale assure la liaison électrique de l'extrémité correspondante dudit fil, et en partie inférieure une colonne transversale qui assure d'une part l'écartement désiré des deux branches et d'autre part le support de l'organe d'accrochage élas- tique disposé en arrière de ladite colonne. En vue d'une réalisation particulièrement robuste et compacte, l'organe d'accrochage élastique comporte une branche centrale autour de laquelle passe la pointe du V, et deux branches d'extrémité disposées respectivement au voisinage de la base et de l'extrémité de la colonne; avantageusement, une branche d'extrémité de l'organe d'ac- crochage élastique est traversé par la colonne au voisinage de l'extrémité de celle-ci, tandis que l'autre branche d'extrémité est maintenue en butée contre la base de la colonne, entre deux parois adjacentes prévues en arrière de ladite colonne, et le rebord des parois prévues en arrière de la colonne sert d'appui pour la portion du fil située entre la pointe du V et la zone en contact avec ladite colonne. -4- Il est intéressant de pouvoir aisément adapter le capteur de l'invention à un environnement différent: à cet effet, chacun des organes de connexion se prolonge latéralement par une patte recourbée permettant la fixa- tion d'une résistance d'étalonnage ainsi montée en paral- lèle sur le fil résistif thermosensible. Lorsque le boîtier est formé en deux demi- coquilles, il est avantageux que la colonne saille d'une demi-coquille, l'extrémité de ladite colonne étant reçue dans un logement correspondant de l'autre demi-coquille; le maintien de l'organe élastique d'accrochage sera encore amélioré si la colonne présente un épaulement contre lequel est maintenue la branche d'extrémité correspondante dudit organe par appui de la paroi adjacente du bottier. Il est particulièrement intéressant, grace au faible encombrement longitudinal obtenu, de prévoir que le bottier présente, en arrière de la colonne, un loge- ment inférieur pouvant recevoir une thermistance; il est alors avantageux que les fils de connexion électrique du fil résistif thermosensible et de la thermistance sortent du bottier en partie supérieure de celui-ci. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront plus clairement à la lumière de la des- cription qui va suivre et des dessins annexés, illustrant un mode de réalisation préférentiel, en référence aux figures, o: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un capteur de niveau de liquide conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en plan du capteur précédent, dont une demi-coquille formant couvercle a été enlevée conformément à la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une vue partielle à échelle agrandie, de l'extrémité inférieure de la demi-coquille de la figure 2, représentée sans les éléments rapportés; -5- - les figures 4 et 5 sont des coupes de la figure 3, res- pectivement selon IV-IV et V-V; - les figures 6 et 7 sont des vues en plan et de dessus du fil résistif thermosensible et des organes de con- nexion associés; - les figures 8 et 9 sont des vues, à une échelle agrandie, illustrant la structure particulière de l'organe d'ac- crochage élastique. Aux figures 1 et 2, est illustré un capteur de niveau de liquide électriquement isolant conforme à l'in- vention, selon un mode de réalisation particulièrement avantageux pour le contrôle du niveau d'huile dans les carters de moteurs ou de boites de vitesses de véhicules automobiles. Ce capteur comporte un boîtier allongé formé de deux demi-coquilles 1, 1', ici assemblées entre elles par clipsage et agrafage. Ce boîtier est fixé au moyen de platines 2, 3 dans un carter d'huile (non représenté), de façon à occuper une position essentiellement verticale (platine 3 vers le haut). De façon connue en soi, les deux demi-coquilles du bottier définissent des ouvertures supérieure 4 et inférieure 5 permettant un libre accès à l'huile et à l'air à l'intérieur du bottier. A l'intérieur du bottier, est disposé longitudi- nalement un fil résistif thermosensible 6, ici en forme de V, dont les extrémités 7, 8, situées dans la partie supérieure du bottier, sont raccordées électriquement à un circuit d'alimentation et de traitement (non représenté) permettant un contrôle du niveau de liquide dans le carter à tout moment. Conformément à un aspect essentiel de l'invention, le capteur de niveau de liquide comporte des moyens de positionnement du fil thermosensible 6 assurant un écarte- ment essentiellement constant des deux branches 9, 10 sur -6- la plus grande partie de celui-ci, et d'autre part une position stable du plan défini par le fil par rapport au bottier allongé (ici ce plan est essentiellement contenu dans le plan de joint des deux demi-coquilles). Il est en outre prévu un élément essentiel de la structure du capteur de l'invention consistant en un organe d'accrochage élas- tique 11 de la pointe112 du V formé par le fil 6 en appui sur certains desdits moyens de positionnement adjacents à ladite pointe, ainsi que cela va être expliqué. Le mode de réalisation illustré aux figures 1 et 2 concernant la structure des moyens de positionnement du fil résistif thermosensible est particulièrement avanta- geux pour obtenir un capteur de faible encombrement et ayant une bonne tenue aux vibrations. Il est ainsi prévu, en partie supérieure, des fentes latérales 12 recevant un organe de connexion 13 associé à chaque branche du fil thermosensible 6. La forme particulière des organes de connexion 13 ainsi que l'accrochage sur lesdits organes des extrémités 7, 8 du fil apparaissent plus clairement aux figures 6 et 7. Chaque extrémité du fil est ainsi sou- dée sur une partie centrale 14 des organes de connexion, lesdites partiescentrales, une fois les organes de con- nexion disposés dans les fentes associées, définissent avec précision l'écartement des extrémités du fil (figure 2). En outre, chaque organe de connexion 13 présente une patte repliée 15 permettant la fixation par soudure d'une résistance d'étalonnage ainsi montée en parallèle sur le fil résistif thermosensible. Cette résistance 16 est un shunt présélectionné à la fabrication, permettant de déri- ver quelques pourcents du courant,ledit shunt ayant un coef f i- cient de température beaucoup plus faible que celui du fil thermosensible. A titre indicatif,on utilise pour le fil résistif thermosensible un fil de chrome-nickel de -7- 0 à 100 A de diamètre et dont la résistance est de quel- cques ohms, la résistance du shunt d'étalonnage étant quant à elle de l'ordre de 200 à 2 000 Q (les valeurs de ces ré- sistances sont indiquées à froid ou à l'ambiante). Il est à noter que la disposition imbriquée des deux organes de connexion 13 permet d'utiliser la même pièce, ce qui sim- plifie les problèmes de stockage, et que les extrémités du fil sont soudées du même côté des parties centrales 14, ce qui est favorable en permettant l'utilisation d'un sou- dage automatique. En partie inférieure du capteur, il est prévu une colonne transversale 17 qui assured'une part l'écartement désirée des deux branches, et d'autre part le support de l'organe d'accrochage élastique 11 disposé en arrière de ladite colonne. Les figures 3 à 5,illustrant à une échelle agrandie l'extrémité inférieure correspondante de la demi- coquille 1 du boîtier, permettent de comprendre plus aisé- ment la structure particulière de ces moyens de position- nement du fil ainsi que leur coopération avec l'organe d'accrochage élastique dont la structure propre sera mieux comprise en se reportant aux figures 8 et 9. La colonne 17 est ainsi terminée par un téton supérieur 18 de forme cylindrique, de sorte qu'un épaule- ment 19 soit défini à la base dudit téton. En arrière de la colonne 17, c'est-à-dire en direction de l'extrémité de la demi-coquille 1, il est prévu deux parois 20 définis- sant entre elles un logement 21 pour recevoir une extrémi- té de l'organe d'accrochage élastique 11; de plus, le bord des parois 20 peut servir d'appui pour la portion du fil 6 située entre la pointe du V et la zone dudit fil en contact avec la colonne 17 (ces bords 22, référencés aux figures 4 et 5, sont en effet dans le plan défini par le fil résistif en position montée du capteur). -8- L'organe d'accrochage élastique 11 comporte une branche centrale 23 autour de laquelle passe la pointe du V formée par le fil résistif, et deux branches d'extrémité 24, 25 disposées respectivement au voisinage de la base et de l'extrémité de la colonne 17. La branche d'extrémité 24 se termine ainsi par une patte 26 dont la largeur cor- respond sensiblement à la distance séparant les deux parois 20. L'autre branche d'extrémité 25 a quant à elle une forme de rondelle dont l'ouverture centrale 27 permet d'enfiler l'organe d'accrochage élastique sur le téton 18 de la colon- ne, et est en appui contre l'épaulement 19. Ainsi qu'il- lustré à la figure 1, la demi-coquille 1' formant couvercle présente un évidement pouvant recevoir le téton 18 de la colonne 17 et permettant un appui constant et fiable de la branche d'extrémité 25 de l'organe élastiquede sorte que celui-ci est à tout moment parfaitement maintenu en position, indépendamment des vibrations du carter. Il va de soi que le capteur de niveau de liquide de l'invention pourrait comporter un fil résistif thermo- sensible en forme de W; il suffirait alors en effet de prévoir trois colonnes analogues à la colonne 17 pour le passage des pointes du fil, la liaison électrique des extrémités du W étant quant à elle assurée au moyen d'or- ganes de connexion analogues à ceux qui ont été décrits. Ainsi, grâce à la structure des moyens de posi- tionnement qui ont été décrits et de l'organe d'accrochage élastique de la pointe du V, l'écartement des deux branches du fil thermosensible est essentiellement constant sur la plus grande partie de celui-ci, c'est-à-dire des extrémi- tés dudit fil jusqu'à la zone de contact de la colonne 17 ce qui évite au mieux la formation de ménisques importants dus aux phénomènesde capillarité, ces phénomènes étant particulièrement sensibles dans une zone de pointe. De plus, -9- on est assuré d'avoir une position stable du plan défini par le fil dans son bottier,ceci étant en particulier dû à l'action de l'organe d'accrochage élastique parfaitement positionné par rapport au bottier, et à l'appui prévu pour la portion du fil située entre la pointe V et la zone de contact avec la colonne 17. La structure du capteur qui vient d'être décrite permet ainsi une réalisation d'encombrement particulière- ment faible. Il est alors intéressant d'utiliser cette longueur réduite du boîtier à performanceségale4 en pré- voyant, en arrière de la colonne 17, un logement inférieur 28 pouvant recevoir une thermistance 29. De telles ther- mistances sont largement utilisées comme capteurs de tem- pérature de liquide électriquement isolant, et leur fia- bilité dans le domaine automobile n'est plus à démontrer. Ceci est particulièrement intéressant lorsque la nécessité s'impose de contrôler simultanément le niveau et la tempé- rature d'un liquide, ceci pouvant être réalisé dans le cadre de l'invention au moyen d'un capteur combiné formant un appareil unique, ce qui permet de ne percer qu'un seul trou dans le carter d'huile, de réduire le coût du montage, et de ne nécessiter qu'un câble unique de liaison entre le boîtier et les organes de traitement du signal. Il est naturellement avantageux de prévoir une sortie unique, ici en partie supérieure du boîtierpour les différents fils deconnexion du fil résistif thermosensible et de la ther- mistance, ainsi qu'illustré à la figure 1. Il est avantageusement prévu une agrafe 30 se montant à la façon d'une charnière,qui permet à la fois la solidarisation des parties supérieures des deux demi-coquilles et le maintien en position des fils de connexion; une extrémité de ladite agrafe est retenue au voisinage d'une ouverture 31 ménagée dans la -10demi-coquille 1' (simple ouverture de sécurité prévue en cas de dépassement du niveau maxi d'huile), tandis que l'autre extrémité formant charnière assure la tenue des fils de sortie dans toutes les directions de traction des- dits fils. L'invention n'est pas limitée aux modes de réali- sation qui viennent d'être décrits, mais englobe au con- traire toute variante reprenant avec des moyens équivalents les caractéristiques figurant aux revendications. -11- REVENDICATIONS 1. Capteur de niveau de liquide électriquement isolant, comportant un bottier allongé fixé sensiblement verticalement dans un carter contenant le liquide, présen- tant des ouvertures supérieure et inférieure, et dans le- quel est disposé longitudinalement un fil résistif thermo- sensible en forme de V dont les extrémités, situées dans la partie supérieure du bottier, sont raccordées électri- quement à un circuit d'alimentation et de traitement per- mettant à tout moment un contrôle du niveau de liquide dans le carter, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de positionnement du fil thermosensible (6) assurant d'une part un écartement essentiellement constant des deux branches sur la plus grande partie de celui-ci, et d'autre part une position stable du plan défini par le fil par rapport au bottier allongé, et un organe d'accrochage élastique (11) de la pointe du V en appui sur certains des- dits moyens de positionnement adjacents à ladite pointe. 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de positionnement comprennent, en partie supérieure, des fentes latérales recevant un or- gane de connexion (13) associé à chaque branche du fil thermosensible, et dont la partie centrale (14) assure la liaison électrique de l'extrémité correspondante dudit fil, et en partie inférieure une colonne transversale 017) qui assure d'une part l'écartement désiré des deux branches et d'autre part le support de l'organe d'accrochage élastique (11) disposé en arrière de ladite colonne. 3. Capteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'organe d'accrochage élastique (11) com- porte une branche centrale (23) autour de laquelle passe -12- la pointe du V, et deux branches d'extrémité disposées respectivement au voisinage de la base et de l'extrémité de la colonne 07). 4. Capteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'une branche d'extrémité (25) de l'organe d'accrochage élastique est traversée par la colonne (17) au voisinage de l'extrémité de celle-ci, tandis que l'autre branche d'extrémité (24) est maintenue en butée contre la base de la colonne, entre deux parois adjacentes (20) prévues en arrière de ladite colonne. 5. Capteur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le rebord (22) des parois prévues en arrière de la colonne (17) sert d'appui pour la portion du fil située entre la pointe en V et la zone en contact avec la- dite colonne. 6. Capteur selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que chacun des organes de connexion (13) se prolonge latéralement par une patte recourbée (15) permettant la fixation d'une résistance d'étalonnage (16) ainsi montée en parallèle sur le fil résistif thermosensi- ble (6). 7. Capteur selon l'une des revendications 2 à 6, dans lequel le bottier est formé de deux demi-coquilles, caractérisé par le fait que la colonne (17) saille d'une demi-coquille (1), et l'extrémité de ladite colonne est reçue dans un logement correspondant de l'autre demi- coquille (1'). 8. Capteur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la colonne (17) présente un épaulement (19)contre lequel est maintenue la branche d'extrémité correspondante de l'organe élastique d'accrochage (11) par la paroi du bottier adjacent au logement de ladite colonne. -13- 9. Capteur selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé par le fait que le bottier-présente, en arrière de la colonne, un logement inférieur (28) pouvant recevoir une thermistance (29). 10. Capteur selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les fils de connexion électrique du fil résistif thermosensible (6) et de la thermistance (29) sortent du bottier en partie supérieure de celui-ci.