Brevet FR2576410A1 — publié le 19860725

La présente invention concerne d'une manière géné- rale un dispositif permettant de détecter et d'indiquer le niveau d'un liquide dans un récipient, et plus particulière- ment un tel dispositif permet de vérifier un niveau mi- nimum acceptable de liquide, tel que par exemple le niveau d'hỉle dans le carter-moteur d'une automobile. On connaît de manière notoire la nécessité qu'il y a de maintenir un niveau minimum d'huile dans le carter d'un moteur afin d'assurer une lubrification convenable des parties mobiles de celui-ci. Le maintien d'un niveau minimum de l'huile de trans- mission s'avère peut-être encore plus critique, notamment dans le cas der transmissions automatiques qui peuvent souf- frir d'un endommagement catastrophique si on les fait fonc- tionner sur une certaine distance avec un niveau de liquide insuffisant. De manière classique, on vérifie manuellement le niveau d'huile dans un carter de moteur ou une transmis- sion à l'aide d'une jauge de niveau qui s'étend à travers un tube jusque dans le réservoir d'huile, cette jauge étant retirée à la main afin de permettre l'examen visuel de l'é- chelle indicatrice, étalonnée, du niveau d'huile qui est prévu sur elle. Biten qu'on l'ait utilisée très couramment pendant de nombreuses années, une telle jauge de niveau retirable à la main s'avère toutefois peu souhaitable dans la mesure o elle exige un accès direct au moteur, lequel accès est souvent plutôt difficile et désagréable, de sorte qu'il existe une tendance à omettre une vérification pério- dique du niveau d'huile. Cela peut à son tour entrainer un endommagement sérieux du moteur dû au fait que celui-ci se trouve travailler avec des quantités d'huile ne convenant pas pour le lubrifier. De plus, dans le cas de l'exploita- tion d'un parc de véhicules sur des lignes d'autobus et par des sociétés de transport routier et analogues, pour laquel- le on vérifie ces niveaux d'huile critiques de manière re- lativement systématique, le prix de revient en travail et en temps s'avère substantiel. C'est pourquoi l'invention a pour but de fournir un agencement permettant de vérifier rapidement et de ma- nière précise au moins un niveau minimal acceptable de li- quide, cet agencement pouvant être déclenché à partir d'un emplacement éloigné tel que le siège du conducteur d'une automobile, et pouvant indiquer si le niveau de liquide est acceptable ou non, également en un emplacement éloigné O10 tel que le tableau de bord d'une automobile. Par ailleurs, avec l'apparition récente des micro-ordinateurs de bord pour automobile qui assument la charge de fournir un service de diagnostic, il serait souhaitable de disposer d'un en- sembleAdétecteur de niveau d'huile qui puisse être "lu" à l'aide d'un tel micro-ordinateur, ce qui constitue par con- séquent un autre but de la présente invention. A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble permettant d'indiquer lorsque le niveau de liquide dans un récipient se trouve à un niveau préfixé ou au-dessous de celui-ci, caractérisé en ce qu'il comprend un boitier déli- mitant én son intérieur une chambre, des moyens permettant de monter ce boîtier sur le récipient audit niveau préfi- xé, une membrane élastique obturant de manière étanche une première extrémité de cette chambre, un siège de soupape prévu sur ledit boitier et définissant une seconde extrémi- té de la chambre, des moyens autorisant pour les fluides une communication entre l'intérieur du récipient audit ni- veau préfixé et la seconde extrémité de la chambre, un or- gane obturateur disposé à cette seconde extrémité de la cham- bre, des moyens permettant-de repousser cet organe obtura- teur en contact avec ledit siège de soupape, un organe-pous- soir mobile en coulissement dans ladite chambre, des moyens permettant de repousser cet organe-poussoir à distance de l'organe obturateur et en contact avec ladite membrane, un organe mobile de manoeuvre disposé à l'extérieur de la cham- bre, des moyens permettant de repousser cet organe de ma- noeuvre contre ladite membrane afin de déplacer cette mem- brane à l'intérieur de la chambre de façon à déplacer l'or- gane-poussoir contre l'organe obturateur pour faire quitter à cet organe son appui sur le siège de soupape, de sorte que la chambre se trouve remplie à l'aide du fluide se trou- vant audit niveau préfixé dans le récipient, des moyens per- mettant d'écarter l'organe de manoeuvre de ladite membrane afin de permettre à l'organe obturateur de venir au contact du siège de soupape et d'emprisonner ainsi du fluide à l'in- térieur de la chambre, et des moyens indicateurs réagissant à un déplacement supplémentaire de ladite membrane après que l'organe obturateur se soit appliqué contre le siège de soupape, dans le but de fournir une indication. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexes sur lesquels, les éléments analogues portent les mêmes chiffres de référence: -la Fig. 1 représente schématiquement l'installa- tion dans une automobile d'un ensemble indicateur conforme à l'invention; - la Fig. 2 représente une vue en coupe longitudi- nale d'un tel ensemble détecteur conforme à l'invention dans 1 'état "de repos"; - la Fig. 3 est une-vue en coupe longitudinale ana- logue à la Fig. 2, avec l'ensemble détecteur activé et le niveau de liquide situé au-dessus du niveau minimum accep- table; - la Fig. 4 est une vue en coupe longitudinale ana- logue à-la Fig. 2, avec l'ensemble détecteur activé et le niveau de liquide situé au-dessous du niveau minimum accep- table-; - la Fig. 5 est un schéma du circuit électrique pour l'ensemble détecteur conforme à l'invention, illustrant un agencement permettant de déclencher la détection et d'in- diquer ses résultats. La Fig. 1 illustre schématiquement un moteur d'au- tomobile 10 comportant un carter d'huile 12 dont on souhai- te contrôler le niveau d'huile. En conséquence, il est pré- vu un ensemble détecteur 14 qui est fixé à travers le côté S du carter 12, à un niveau correspondant au niveau minimum d'huile acceptable que l'on souhaite maintenir. Cet ensemble détecteur 14 est relié, par l'intermédiaire d'un faisceau de câbles 16, à un interrupteur 18 et une lampe indicatrice 20 qui sont montés sur le tableau de bord de l'automobile o ils sont accessibles au conducteur de celle-ci. Ce faisceau de câbles 16 se trouve également relié- à la batterie 22 de l'automobile afin de fournir du courant à l'ensemble détec- teur 14 et à la lampe 20 comme cela sera décrit de manière plus détaillée par la suite. Si l'on se reporte maintenant à la Fig. 2, on y voit que l'ensemble détecteur 14 est constitué d'un logement 24 qui présente un filetage extérieur 26.-Le carter 12 pré- sente un bossage fileté intérieurement 28 dans lequel peut être fixé le logement 24. Afin de faciliter la fixation du logement 24 sur le carter 12, ce logement 24 est conformé avec une zone de forme hexagonale 30 (Fig. 1) que l'on peut serrer à l'aide d'une clé de serrage servant au montage. Le logement 24 comporte également un prolongement 32 qui s'é- tend à l'intérieur du carter 12. Plusieurs ouvertures ou ori- fices 34 ménagés dans ce prolongement 32 permettent aux fluides une communication de l'intérieur du carter 12 vers l'intérieur de l'ensemble détecteur 14 comme cela sera dé- crit par la suite. Cet ensemble détecteur 14 comporte également une enveloppe 36 sur laquelle le logement 24 est fixé par un sertissage. Cette enveloppe 36 est fermée, comme par un cou- vercle, par un ensemble à bornes 38 qui est constitué de broches-bornes 40, 42 et 44. A l'intérieur de cette envelop- pe 36 se trouve situé un électro-aimant qui comprend un en- roulement 46 enroulé sur une bobine 48. Cet électro-aimant comprend également une rondelle de flux arrière 50, une ron- delle de flux avant 52, une pièce polaire 54 et un noyau 56. L'alésage central 58 de -la bobine 48 présente un épaulement et le noyau 56 présente un autre épaulement 62. Un res- sort hélicoïdal de compression 64 entourant le noyau 56 s'appuie sur ces épaulements 60 et 62 de manière à repous- ser ce noyau 56 vers la droite, comme représenté sur la Fig. 2. Une rondelle élastique ondulée 66 maintient l'ensemble de l'électro-aimant de manière étanche à l'intérieur de l'en- veloppe 36. Le logement 24 contient les éléments qui remplis- sent effectivement la fonction de détection. Ainsi, à l'in- térieur de ce logement 24, se trouve un manchon ou chemise 68 qui délimite en son intérieur une chambre 70. Ce manchon 68 est maintenu à une extrémité par un épaulement intérieur 72 du logement 24 et à son autre extrémité pa-r la rondelle de flux avant 52. Une membrane du type à retournement 74 se trouve emprisonnée entre cette rondelle de flux avant 52 et le manchon 68 de manière à obturer de façon étanche une première extrémité de la chambre 70. L'arête intérieure 76 de l'autre extrémité du manchon 68 constitue un siège de soupape qui coopère avec un organe obturateur qui est de préférence constitué par une bille 78. Le prolongement 32 - du logement 24 présente une paroi extrême 80 et un ressort de compression 82, disposé entre cette paroi extrême 80 et la bille 78, repousse cette dernière en direction du siège de soupape 76. La paroi extrême 80 peut être soit ou- verte, soit fermée, et elle sert de butée pour le ressort 82. Un organepoussoir 83 se trouve monté mobile de manière coulissante à l'intérieur de la chambre 70. Cet organe- poussoir 83 présente une partie formant épaulement 84 qui est cannelée ou ouverte d'une autre manière afin de permet- tre aux fluides une communication à travers elle. Cette partie formant épaulement 84 sert de guide pour l'organe- poussoir 83 à l'intérieur de la chambre 70. Un ressort de compression 86 qui entoure la tige 87 de cet organe-pous- soir 83, entre la bille 78 et la partie formant épaulement 84,repsse oet organe-poussoir 83 à distance de cette bille 78, contre la -membrane 74. De la sorte, cet organe-poussoir 83 fonctionne pour transmettre l'effort du ressort 86 à cette membrane 74. La partie indicatrice de l'ensemble détecteur 14 coopère avec les brochesbornes 40 et 44 de manière à fer- mer le circuit normalement ouvert, sous certaines conditions comme cela sera décrit par la suite. Cette partie indicatri- ce comprend un patin de contact 88 sur lequel est monté un disque conducteur de contact 90 qui est dimensionné conve- nablement pour pouvoir venir simultanément au contact des deux broches 40 et 44. Un ressort de compression 92, dis- posé entre l'ensemble-bornes 38 et le patin de contact 88, repousse ce patin vers la droite. Une tige 94 s'engage dans une ouverture convenable ménagée à cet effet dans le pàtin de contact 88 et elle se trouve emprisonnée entre la mem- brane 74 et ce patin 88. La pièce polaire 54 et le noyau 56 présentent l'un et l'autre des passages axiaux afin que la tige 94 puisse les traverser et se déplacer en appui con- tre la membrane 74. On va maintenant décrire le fonctionnement de cet ensemble détecteur. Ce fonctionnement est basé sur le fait que l'air est dilatable alors que l'huile ne l'est pas. En conséquence, lorsqu'on désire détecter le niveau d'huile, on emprisonne une quantité préfixée de fluide à l'intérieur de la chambre 70. Si le niveau d'huile est convenable, ce fluide sera alors de l'huile et la chambre ne se dilatera pas. Par contre, si le niveau d'huile est trop faible, le fluide emprisonné sera de l'air. Une fois ce fluide empri- sonné, le ressort 86 a tendance à déplacer l'organe-poussoir 83 afin de déplacer la membrane 74 de manière à ce que la chambre 70 se dilate. Si c'est de l'air qui est emprisonné dans cette chambre 70, celle-ci se dilate. Un contact est alors réalisé entre les broches-bornes 40 et 44. De manière plus précise, comme le montre la Fig.2, lorsque l'électroaimant n'est pas alimenté, le ressort 64 déplace le noyau 56 à l'extérieur de l'enroulement 46, vers la droite, contre la membrane 74. Cela repousse également le piston 84 contre la bille 78, faisant quitter à celle-ci son appui sur le siège de soupape 76. Cela autorise pour les fluides une communication entre l'intérieur du carter 12 et la chambre 70 par l'intermédiaire des orifices 34. De la sorte, lorsque l'électro- aimant n'est pas alimenté, quel que soit le fluide qui se trouve au niveau de l'ensem- ble détecteur 14, il remplit la chambre 70. Dans la situa- tion représentée sur les Fig. 2 et 3, ce fluide est de l'hui- le. Lorsqu'on désire obtenir une indication sur la nature du fluide à ce niveau, on alimente l'électro-aimant en fai- sant passer un courant continu à travers l'enroulement 46. Lors de l'alimentation de cet enroulement, le noyau 56-se trouve attiré à l'intérieur de l'enroulement 46, vers la gauche et jusqu'àa ce qu'il soit arrêté par la pièce polaire 54. Cette situation se trouve représentée sur la Fig. 3. Le noyau 56 se trouve ainsi hors de contact avec la membra- ne 74 et le ressort 82 déplace la bille 78 en contact avec le siège de soupape 76, obturant ainsi de mantére étanche la chambre 70 en y emmagasinant une certaine quantité de fluide-. Le ressort 86 a alors tendance aà déplacer l'organe- poussoir 83 et la membrane 74 vers la gauche, en s'éloignant de la bille 78. Toutefois, pour déplacer la membrane 74 vers la gauche, il convient que la chambre 70 se soit dilatée. Etant donné que l'huile n'est pas un fluide dilatable, une telle expansion de la chambre 70 ne peut pas survenir et le déplacement de la membrane 74 vers la gauche se trouve li- mité. Si l'on se reporte maintenant à la Fig. 4, dans le cas o le niveau d'huile dans le carter-moteur 12 se trouve au-dessous du niveau de l'ensemble détecteur 14, ce dernier se trouve exposé à l'air situé à l'intérieur de ce carter 12. En conséquence, c'est de l'air qui sera emprison- né a l'intérieur de la chambre 70 lorsqu'on alimente 1'é- lectro-aimant. Etant donné que l'air est un fluide dilata- ble, le ressort 86 peut déplacer l'orgàne-poussoir 83, et par conséquent la membrane 74, vers la gauche de manière que la chambre 70 se dilate. Lorsque cela se produit, la tige 94 se trouve déplacée vers la gauche. Ce déplacement de la tige 94 vers la gauche provoque un mouvement égale- ment vers la gauche du patin de contact 88 et du- disque de contact 90, jusqu'à ce que ce dernier touche les broches- bornes 40 et 44, fermant ainsi la partie du circuit norma- lement ouverte située entre ces broches 40 et 44. Cette fermeture du circuit est utilisée pour founir une indica- tion du fait que le niveau de fluide à l'intérieur du carter 12 est situé au-dessous d'un niveau minimum acceptable. La Fig. 5 représente le schéma d'un circuit élec- trique donné à titre d'exemple et destiné à être utilisé avec l'ensemble détecteur 14. Comme cette figure le montre, les broches-bornes 40 et 42 sont reliées par l'intermé- diaire de l'enroulement 46. Cette jonction est interne à l'ensemble 24. Lorsqu'on ferme l'interrupteur 18, le cou- rant passe de la borne positive B de la batterie 22 jusqu'à la masse, en passant par cet interrupteur 18, par la broche- borne 40, par l'enroulement 46 et par la broche-borne 42. Si le niveau d'huile à l'intérieur du carter 12 est infé- rieur au niveau de l'ensemble détecteur 14, le disque de contact 90 produit une jonction du circuit entre les broches- bornes 40 et 44. Par conséquent, le courant passe également de la borne positive de la batterie 22 jusqu'à la masse en passant par l'interrupteur 18, la broche-borne 40, le dis- que-contact 90, la broche-borne 44 et la lampe 20, ce qui fournit ainsi une indication visible du fait-que le niveau d'huile est bas. D'autres configurations sont possibles pour le cir- cuit. C'est ainsi par exemple qu'on peut remplacer l'inter- rupteur 18 à bouton-poussoir manuel par un interrupteur ac- couplé à l'interrupteur de démarreur et allumage, si bien que lorsqu'on fait démarrer le moteur, on dispose d'une in- dication de niveau d'huile. En variante, étant donné que de nombreuses automobiles possèdent maintenant des micro-ordi- nateurs de bord, on peut relier l'ensemble détecteur 14 à ce micro-ordinateur et le programme de diagnostic de ce mi- cro-ordinateur peut comprendre la détection du niveau d'hui- le. De même, à la place de la partie du circuit décrite normalement ouverte, on pourrait prévoir une partie normale- ment fermée de ce circuit. De plus, bien que l'on ait décrit un électro-ai- mant comme constituant l'élément de manoeuvre, on pourrait utiliser d'autres organes de manoeuvre. C'est ainsi par exemple qu'on pourrait commander le noyau 56 à l'aide d'un moteur à dépression, d'un moteur thermique ou d'un câble à va-et-vient manuel. L'agencement décrit ci-dessus présente un certain. nombre d'avantages. C'est ainsi par exemple que, au moment de la détection, l'électro-aimant et le noyau sont séparés de la membrane et qu'ainsi cela ne rajoute pas de paramètre pour lequel il faudrait prévoir une compensation. De plus, lorsque le niveau d'huile se trouve au-dessus du niveau minimum acceptable, il n'existe aucun mouvement de l'huile vers le piston de détection ou depuis celui-ci et la conta- mination est pratiquement inexistante, bien que l'on puisse prévoir, si on le souhaite, un filtre. R E V E N-D I C A T I 0 NS 1 - Ensemble (14) permettant d'indiquer lorsque le niveau de liquide dans un récipient (12) se trouve à un ni- veau préfixé ou au-dessous de celui-ci, caractérisé en ce qu'il comprend: - un boîtier (68) délimitant en son intérieur une chambre (70), - des moyens (24-26-28-32) permettant de monter ce boîtier (68) sur le récipient (12) audit niveau préfixé, - une membrane élastique (74) obturant de manière étanche une premiere extrémité de cette chambre (70), - un siège de soupape (76) prévu sur ledit boîtier (68) et définissant- une seconde extrémité de-la chambre (70), - des moyens (34) autorisant pour les fluides une communication entre l'intérieur du récipient (12) audit ni- veau préfixé et la seconde extrémité de la chambre (70), - un organe obturateur (78) disposé à cette secon- de extrémité de la chambre (70), - des moyens (82) permettant de repousser cet or- gane obturateur (78) en contact avec ledit siège de soupa- pe (76), - un organe-poussoir (83) mobile en coulissement dans ladite chambre (70), - des moyens (86) permettant de repousser cet or- gane-poussoir (83) à distance de l'organe obturateur (78) et en contact avec ladite membrane (74), - un organe mobile de manoeuvre (56) disposé à l'extérieur de la chambre (70), - des moyens (64) permettant de repousser cet or- gane de manoeuvre (56) contre ladite membrane (74) afin de déplacer cette membrane (74) à l'intérieur de la chambre (70) de façon à déplacer l'organe-poussoir (83) contre l'organe obturateur (78) pour faire quitter à cet organe (78) son ap- pui sur le siege de soupape (76), de sorte que la chambre (70) se trouve remplie à l'aide du fluide se trouvant audit niveau préfixé dans le récipient (12), - des moyens (46) permettant d'écarter l'organe de manoeuvre (56) de ladite membrane (74) afin. de permettre à l'organe obturateur (78) de venir au contact du siège de soupape (76) et d'emprisonner ainsi du fluide à l'intérieur de la chambre (70), et - des moyens indicateurs (40-44-90-92-94) réagis- sant à un déplacement supplémentaire de ladite membrane (74) après que l'organe obturateur (78) se soit appliqué contre le siège de soupape (76), dans le but-de fournir une indi- cation. 2 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce-que lesdits moyens indicateurs (40-44-90-92-94) compren- nent un interrupteur (40-44-90) qui est accouplé à ladite membrane (74), cet interrupteur (40-44-90) étant agencé de manière à changer d'état lorsque cette membrane (74) se dé- place sur une distance préfixée en s'écartant dudit siège de soupape (76). 3 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens indicateurs (40-44-90-92-94) com- prennent une partie de circuit (40-44) se trouvant normale- ment dans un premier état et des moyens (90-92-94) accouplés à ladite membrane (74) de manière à modifier l'état de cet- te partie de circuit (40-44) lorsque la membrane (74) se dé- place sur une distance préfixée en s'écartant du siège de soupape (76). 4 - Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite partie de circuit (40-44) comprend deux broches conductrices (40-44) espacées l'une. de l'autre et les moyens (90-92-94) de modification de l'état de la par- tie de circuit comprennent un organe conducteur (90) dimen-. sionné de manière à pouvoir venir simultanément au contact de ces deux broches conductrices (40-44). - Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite partie de circuit (40-44) est normalement ouverte et les moyens (90-92-94) de changement-d'état du trajet de circuit comprennent en outre des moyens (92) per- mettant de repousser l'organe conducteur (90) à distance des broches conductrices (40-44), et des moyens (94) ac- couplant ledit organe conducteur (90) à la membrane (74) de manière que lorsque cette membrane (74) se déplace en s'éloignant du siège de soupape (76), cet organe conducteur (90) se déplace en direction des broches conductrices (40- 44). 6 - Ensemble selon la revendication 5, caractéri- sé en ce que l'organe de manoeuvre (56) est réalisé avec un perçage le traversant le long de sa ligne de déplacement, et les moyens (94) d'accouplement de l'organe conducteur comprennent une tige (94) s'étendant à travers ledit per- *çage. 7 - Ensemble selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'il comprend un électro-aimant (46-56) présen- tant un enroulement (46) et un noyau (56), ce noyau (56) remplissant la fonction d'organe de manoeuvre (56) et cet enroulement (46) remplissant la fonction de moyens (46) permettant de déplacer l'organe de manoeuvre (56). 8 - Ensemble selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que les moyens de montage (24-26-28-32) compren- nent un logement (24) fileté extérieurement, entourant le- dit boîtier (68) et vissé dans une ouverture ménagée dans ledit récipient (12), ce logement (24) présentant un pro- longement (32) qui s'étend à l'intérieur de ce récipient (12) au-delà de ladite seconde extrémité de la chambre (70), et présentant une butée (80) à l'opposé de cette seconde extrémité de la chambre (70), l'organe obturateur (78) é- tant disposé à l'intérieur de ce prolongement de logement (32) et les moyens (82) qui repoussent cet organe obturateur comprenant un ressort de compression (82) disposé entre cet organe ob- turateur (78) et ladite butée (80). 9 - Ensemble selon la revendication 8, caractéri- sé en ce que le boîtier (68) comprend un manchon cylindri- que (68) et l'organe obturateur (78) comprend une bille (78). - Ensemble selon la revendication 8, caracté- risé en ce que les moyens (34) autorisantune communication par les fluides comprennent au moins un orifice ouvert (34) ménagé dans le prolongement de logement (32).