Brevet FR2619911A1 — publié le 19890303

La présente invention concerne Je domaine des dispositifs de mesure comprenant un transducteur du type rhéostat. La présente invention trouve tout particulièrement application dans la conception de dispositifs de mesure comprenant un transducteur du type rhéostat, destinés à la mesure du niveau et/ou volume du carburant dans le réservoir d'un véhicule automobile. On a déjà proposé de nombreux dispositifs destinés à cette application particulière, comprenant un équipage mobile pourvu d'un flotteur apte à suivre le niveau d'un liquide et associé au curseur d'un rhéostat, de telle sorte que ce dernier fournisse une information représentative de la position du flotteur et donc du niveau et/ou du volume de liquide. On a ainsi déjà proposé des rhéostats formés d'un support en matériau électriquement isolant revêtu d'une piste en matériau électriquement résistant, de résistivité contrôlée, sur laquelle se déplace le curseur associé à l'équipage mobile. Les rhéostats du type précité ont pour inconvénient de présenter une dérive dans le temps, en raison de l'usure inévitable de la piste de résistivité contrôlée, résultant du frottement occasionné par le curseur mobile. Pour éliminer cet inconvénient, la Demanderesse a proposé et réalisé des rhéostats formés d'un support en matériau électriquement isolant, notamment en verre, revêtus d'une première piste en matériau électriquement résistant, de résistivité contrôlée, et d'une pluralité de secondes pistes séparées, réalisées en matériau conducteur, raccordées de façon échelonnée à la piste résistive et s'étendant chacune en regard du trajet de déplacement du curseur. L'information représentative du niveau ou volume de liquide est prélevée entre l'une des extrémités de la piste résistive et le curseur. Les rhéostats ainsi proposés par la Demanderesse ont déjà rendu de grands services. La présente invention a cependant pour but de perfection- ner encore ces dispositifs en les rendant surtout plus fiables et plus économiques. Ces buts sont atteints dans le cadre de la présente invention grâce à un dispositif de mesure comportant un transducteur du type rhéostat, comprenant de façon classique en soi deux ensembles coopérant, l'un formé d'un curseur mobile et l'autre d'un support en matériau électriquement isolant revêtu d'une pluralité de pistes principales s'étendant en regard du trajet de déplacement du curseur et présentant entre elles une résistance contrôlée, caractérisé par le fait que le curseur et chacune des pistes possèdent deux éléments de contact respectivement en regard, et par le fait que les deux éléments de contact de l'un au moins des deux ensembles sont décalés relativement dans la direction de déplacement du curseur, de telle sorte que lorsque l'un des 1 5 éléments de contact du curseur est centré sur l'élément de contact associé d'une piste ménagée sur le support, l'autre élément de contact du curseur est centré sensiblement sur l'intervalle ménagé entre deux éléments de contact qui lui sont associés des pistes ménagées sur le support. Cette disposition permet de garantir un contact permanent entre le curseur et l'une des pistes ménagées sur le support, malgré la discontinuité de celles-ci. La présente invention permet par conséquent de fournir une information plus fiable et plus précise quant au niveau ou volume de liquide détecté. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et à l'examen des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels: - la figure I représente une vue schématique en plan d'un dispositif conforme à un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, - la figure 2 représente une vue schématique de détail du même dispositif, et la figure 3 représente une variante de réalisation du dispositif conforme à la présente invention. On va dans un premier temps décrire le mode de réalisation préférentiel illustré sur les figures 1 et 2 annexées. On aperçoit sur la figure 1 annexée un rhéostat 10 comportant deux ensembles, l'un portant la référence générale 20 formé d'un levier 22 porte curseur, l'autre portant la référence générale 50 formé d'un support 52 en matériau électriquement isolant revêtu d'une pluralité de pistes principales 60, en matériau électriquement conducteur, et d'une piste auxiliaire 70 en matériau électriquement résistant. Le support 52 est formé d'une plaque plane en matériau électriquement isolant, par exemple en céramique, alumine ou de préférence en verre. De façon avantageuse les pistes principales 60 sont 1 5 déposées dans un premier temps sur le support 52, puis la piste auxiliaire en matériau électriquement résistant est déposée postérieurement sur les pistes principales 60. Les pistes principales 60 et la piste auxiliaire sont de préférence réalisées par dépôt sérigraphique. Le levier 22 porte curseur est guidé à pivotement autour d'un axe 23. Le levier pivotant 22 est de plus pourvu, de façon classique en soi, d'un flotteur (non représenté sur la figure annexée pour simplifier l'illustration) adapté pour suivre le niveau de carburant contenu dans le réservoir d'un véhicule automobile. Le déplacement du flotteur précité, suivant le niveau de carburant, induit un pivotement du levier porte curseur 22 autour de l'axe 23. Deux positions extrêmes du levier pivotant 22 ont été illustrées sur la figure I annexée sous ies références 22 et 22' respectivement. Le système de curseur porté par le levier 22 est placé en regard des pistes principales 60 électriquement conductrices. Plus précisément encore, selon une première caractéristique de la présente invention, le système de curseur porté par le levier 22 comprend deux éléments de contact 24, 26, c'est-à-dire deux grains de contact adaptés pour reposer respectivement contre deux éléments de contact des pistes principales 60, c'est-à-dire deux plages de contact respectivement associées ménagées au niveau de chacune des pistes principales 60. Ces deux plages de contact sont référencées 64, 66 sur la figure 2. Par ailleurs, le trajet de déplacement du grain de contact 24 du curseur est référencé 25 sur la figure I tandis que le trajet de déplacement du grain de contact 26 du curseur est référencé 27 sur la figure 1. Bien entendu les trajets 25 et 27 des grains de contact 24, 26 correspondent à des secteurs de cercle centrés sur l'axe de pivotement 23. Les pistes principales 60 sont juxtaposées et séparées l'une de l'autre. Elles sont formées de segments généralement rectilignes s'étendant radialement par rapport à l'axe de pivotement 23. En d'autres termes, les pistes principales 60 sont constituées généralement de secteurs séparés, équidistants et de même amplitude angulaire, d'une couronne centrée sur l'axe 23. La plage de contact 64 coopérant avec le grain de contact 24 du curseur est réalisée sur l'extrémité radialement externe de chaque piste principale 60. Inversement la plage de contact 66 coopérant avec le grain de contact 26 du curseur est réalisée sur l'extrémité radialement interne des pistes principales 60. La piste auxiliaire résistive 70 a la forme générale d'un secteur continu de couronne superposé aux pistes principales 60. La piste auxiliaire 70 est placée entre les deux plages de contact 64, 66 de chaque piste principale 60. En d'autres termes, le rayon moyen de la piste auxiliaire 70 est compris entre le rayon de la plage de contact 64 radialement externe et le rayon de la plage 66 radialement interne. La largeur (ou étendue radiale) de la piste auxiliaire 70 est modulée (lors du dépôt sérigraphique) pour définir une évolution de la résistance de la piste auxiliaire 70 tenant compte de la géométrie du réservoir. Par ailleurs des pistes de liaison 80 en matériau électri- quement conducteur sont déposées sur le support 52. Les pistes de liaison prolongent certaines choisies des pistes principales 60. Les pistes de liaison 80 peuvent être réalisées simulta- nément ou postérieurement aux pistes principales 60. Certaines des pistes de liaison 80 reliées aux pistes principales 60 extrêmes du rhéostat permettent la mesure de résistance totale de la piste auxiliaire 70 et/ou la résistance définie entre l'une des extrémités de la piste auxiliaire 70 et le curseur. Les autres pistes de liaison 80 reliées à des pistes principales intermédiaires 60 sont reliées par paire à des éléments électriquement résistants 82. Ceux-ci sont avantageusement réalisés par dépôt sérigraphique simultanément à la piste auxiliaire 70. Les éléments 82 sont ainsi reliés en parallèle de sections déterminées de la piste auxiliaire 70. Les éléments 82 peuvent être réglés au laser pour ajuster avec précision la résistance globale de section correspondante du rhéostat, afin d'éliminer les dispersions de fabrication. Au cours du réglage précité des éléments 82, à l'aide d'un laser, la résistance aux bornes de ces éléments (et donc aux bornes des sections correspondantes du rhéostat) est mesurée au niveau de plots conducteurs 84 reliés aux bornes des éléments 82. L'élimination des dispersions de fabrication à l'aide des éléments réglables 82 est classique en soi et ne sera pas décrite plus en détail par la suite. On va maintenant décrire avec plus de précision, en regard de la figure 2 annexée, la géométrie des pistes principales 60 électriquement conductrices déposées sur le support isolant 52, conformes à un mode de réalisation préférentiel de la présente invention. Selon ce mode de réalisation préférentiel, les plages 64, 66 de chacune des pistes principales 60, coopérant respectivement avec les plots 24, 26 du curseur, sont formées chacunes d'un secteur de couronne centré sur l'axe de pivotement 23, et s'étendant par conséquent radialement par rapport à celui-ci. Cependant, les plages de contact 64, 66 d'une même piste principale 60 sont décalées angulairement l'une par rapport à l'autre d'une valeur égale au demi-pas des pistes principales 60, tandis que les deux éléments de contact 24, 26 du curseur sont placés sur un même rayon centré sur l'axe 23. Sur la figure 2 annexée, on a référencé A le pas angulaire des pistes principales 60 au niveau des plages de contact 66 radialement internes. On a référencé B le décalage angulaire existant entre une plage de contact 64 radialement externe et une plage de contact 66 radialement interne d'une même piste principale 60. Enfin, on a référencé C le pas angulaire des pistes principales 60 au niveau des plages de contact 64 radialement externes. Pour répondre aux dispositions précitées, le pas angulaire A au niveau des plages 66 radialement internes est égal au pas angulaire C au niveau des plages de contact 66 radialement externes. De plus, l'écart angulaire B entre les plages de contact 64 radialemrnent externes et les plages de contact 66 radialement internes égal la moitié des pas angulaires A et C précités. De même, sur la figure 2 annexée, on a référencé 28 le rayon commun centré sur les grains de contact 24, 26 et passant par l'axe de pivotement 23. L'homme de l'art comprendra aisément que grâce aux dispositions précitées, lorsque l'un des éléments de contact du curseur (24 ou 26) est centré sur l'élément de contact associé (64 ou 66) d'une piste ménagée sur le support 52, l'autre élément de contact (26 ou 24) du curseur est centré sensiblement sur l'intervalle ménagé entre deux éléments de contact (66 ou 64) qui lui sont associés des pistes 60 ménagées sur le support. De préférence, la largeur des éléments de contacts 24, 26 (le diamètre dans le cas de grains de contact 24, 26 circulaires) est supérieure à l'intervalle séparant deux plages de contact 64 ou 66 de pistes 60 adjacentes. Ainsi, les deux éléments de contact 24, 26 restent chacun en permanence en contact avec l'une au moins des pistes 60. Cette disposition permet d'obtenir une information fiable malgré la discontinuité des pistes 60. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, l'intervalle d ménagé entre deux plages de contact 64 radialement externes et adjacentes égale l'intervalle d ménagé entre deux plages de contact 66 radialement internes et adjacentes. Pour cela les pistes 60 sont délimitées par des bords longitudinaux non radiaux. Plus précisément encore, de préférence, chacune des plages de contact 66, 64 est délimitée par des bords longitudinaux qui s'étendent parallèlement à des rayons dressés à partir de l'axe de pivotement 23 et passant par le milieu de l'intervalle défini entre deux plages de contact adjacentes. On aperçoit sur la figure 2 trois pistes principales 60a, 60b et 60c, juxtaposées. Les bords longitudinaux adjacents 90 et 91 délimitant les plages de contact 64 radialement externes des deux pistes 60a, 60b sont parallèles au rayon 92 passant par le milieu de l'intervalle défini entre ces deux plages de contact 64. De même, les bords longitudinaux adjacents 93 et 94 délimitant les plages de contact 64 radialement externes des deux pistes 60b et 60c sont parallèles au rayon 95 passant par le milieu de l'intervalle défini entre ces deux plages de contact 64. De façon similaire les deux bords longitudinaux 96, 97 adjacents délimitant les plages de contact 66 radialement internes des pistes 60a, 60b sont parallèles au rayon 98 passant par le milieu de l'intervalle d défini entre ces deux plages de contact 66. De même les bords longitudinaux 99 et 100 adjacents délimitant les plages de contact 66 radialement internes des pistes 60b et 60c s'étendent parallèlement au rayon 101 passant par le milieu de l'intervalle défini entre ces deux plages de contact 66. Dans cette mesure les plages de contact 64 radialement externes et les plages de contact 66 radialement internes de chaque piste principale 60 sont reliées par une bande 68 inclinée par rapport à des rayons dressés à partir de l'axe 23. De préférence, ces bandes 68 sont ménagées sur l'extérieur de la piste auxiliaire résistive 70, c'est-à-dire en position adjacente aux plages de contact 64 radialement externes. Selon un mode de réalisation considéré actuellement comme préférentiel, mais donné à titre d'exemple non limitatif, le rhéostat conforme à la présente invention répond aux caractéristiques suivantes - la plaque support 52 est réalisée en alumine, - il est prévu 96 pistes principales 60. Celles-ci sont formées de segments s'étendant généralement radialement par rapport à l'axe de pivotement 23. Le pas des pistes angulaires 60 est de l'ordre de 1 . Au niveau de leur extrémité radialement la plus interne les pistes principales 60 ont une largeur de l'ordre de 0,2 mm et l'espacement entre deux pistes 60 adjacentes est de l'odre de 0,2 mm. La longueur radiale des pistes 60 est de l'ordre de 8 mm. Les pistes 60 sont réalisées par sérigraphie à base d'une pâte électriquement conductrice du type Pd/Ag, telle que la pâte commercialisée par la Société Dupont De Nemours sous la référence 9473, - la piste auxiliaire résistive 70 est réalisée par dépôt sérigraphique. Elle est continue et s'étend sous forme d'un secteur de couronne, centrée sur l'axe de pivotement 23, entre les plages de contact 64 et 66. Sa largeur radiale est de préférence modulée, comme illustré sur la figure 1 annexée, en fonction de la géométrie du réservoir, de telle sorte que l'information prélevée, (i.e. la mesure de la résistance entre une extrémité de la piste 70 et le curseur) soit toujours proportionnelle au volume de liquide contenu dans le réservoir. La piste auxiliaire 70 peut être réalisée à l'aide d'une pâte électriquement résistante à base d'oxyde de ruthénium, par exemple la pâte commercialisée par la Société Dupont de Nemours sous la référence 1613, - les grains de contact 24, 26 du curseur, reposant respectivement contre les plages de contact 64 et 66 sont réalisés à base d'un alliage Ag/Ni. Selon le mode de réalisation préférentiel illustré sur les figures I et 2 annexées et précédemment décrit, les plages 64, 66 d'une même piste 60 présentent un décalage angulaire correspondant au demi-pas des pistes, tandis que les éléments de contact 24, 26 du curseur sont placés sur un même rayon. On a illustré sur la figure 3 annexée une variante de réalisation selon laquelle au contraire les éléments de contact 24, 26 du curseur présentent un décalage angulaire relatif correspondant au demi-pas des- pistes 60, tandis que celles-ci sont formées de secteurs rectilignes s'étendant radialement par rapport à l'axe de pivotement 23. En d'autres termes, selon la variante de réalisation illustrée sur la figure 3 annexée, les plages de contact 64, 66 d'une même piste 60, sont centrées sur un rayon commun dressé à partir de l'axe de pivotement 23. Par contre, l'élément de contact 24 du curseur est centré sur un rayon 30 tandis que l'élément de contact 26 du curseur est centré sur un rayon 32. L'écart angulaire B' entre les rayons 30 et 32 correspond à la moitié du pas angulaire A' défini entre les pistes 60, c'est-à-dire entre deux plages de contact 64 radialement externes et adjacentes et/ou deux plages de contact 66 radialement internes et adjacentes. L'homme de l'art comprendra aisément que grâce à la variante de réalisation illustrée sur la figure 3 annexée, on obtient de même que lorsque l'un des éléments de contact du curseur 24 ou 26 est centré sur l'élément de contact associé 64 ou 66 d'une piste 60 ménagée sur le support 52, l'autre élément de contact 26 ou 24 du curseur est centré sensiblement sur l'intervalle ménagé entre deux éléments de contact 66 ou 64 qui lui sont associés des pistes 60 ménagées sur le support. De préférence, dans le cadre de la variante de réalisation illustrée sur la figure 3, l'intervalle d ménagé entre deux plages de contact 64 radialement externes et adjacentes reste identique à l'intervalle d ménagé entre deux plages de contact 66 radialement internes et adjacentes. Pour cela les bords longitudinaux des pistes 60 s'étendent parallèlement à des rayons dressés à partir de l'axe de pivotement 23 et passant par le milieu des intervalles définis entre deux pistes 60 adjacentes. De plus, la piste auxiliaire 70 résistive est également déposée entre les plages de contact 64 radialement externes et Jes plages de contact 66 radialement internes. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. R E V E N D I C A T IO N S l. Dispositif de mesure comportant un transducteur du type rhéostant comprenant deux ensembles coopérant, l'un formé d'un curseur mobile (22), l'autre d'un support (52) en matériau électriquement isolant revêtu d'une pluralité de pistes principales (60) s'étendant en regard du trajet de déplacement du curseur et présentant entre elles une résistance contrôlée, caractérisé par le fait que le curseur (22) et chacune des pistes (60) possèdent deux éléments de contact (24, 26; 64, 66) respectivement en regard, et par le fait que les deux éléments de contact de l'un au moins des deux ensembles sont décalés relativement dans la direction de déplacement du curseur, de telle sorte que lorsque l'un des éléments de contact (24, 26) du curseur est centré sur l'élément de contact (64, 66) associé d'une piste (60) ménagée sur le support, l'autre élément de contact (26, 24) du curseur est centré sensiblement sur l'intervalle ménagé entre deux éléments de contact (66, 64)qui lui sont associés des pistes ménagées sur le support (52). 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le décalage (B) défini entre deux éléments de contact (24, 26; 64, 66) d'un même ensemble égale la moitié du pas (A) des pistes principales (60). 3. Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé par le fait que le curseur (22) est mobile à rotation, et par le fait que les deux éléments de contact (24, 26; 64, 66) de chaque ensemble sont prévus à des distances différentes de l'axe de rotation (23) . 4. Dispositif de mesure selon l'une des revendications l à 3, caractérisé par le fait que les pistes principales s'étendent pour l'essentiel radialement par rapport à l'axe de pivotement (23). 5. Dispositif de mesure selon l'une des revendications I à 4, caractérisé par le fait que le même espace (d) est prévu entre les deux séries d'éléments de contact (64, 66) prévus sur le support isolant (52). 6. Dispositif de mesure selon l'une des revendications I à 5, caractérisé par le fait que les pistes principales (60) sont réalisées en matériau électriquement conducteur, de préférence par sérigraphie et par le fait qu'une piste auxiliaire (70) en matériau électriquement résistant est superposée aux pistes principales (60), de préférence par sérigraphie. 7. Dispositif de mesure selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la piste auxiliaire résistive (70) est placée entre deux éléments de contact (64, 66) d'une même piste principale (60). 8. Dispositif de mesure selon l'une des revendications I à 7, caractérisé par le fait que les deux éléments de contact (64, 66) de chaque piste principale (60) présentent un décalage angulaire relatif (B) égal à la moitié du pas angulaire (A) des pistes tandis que les deux éléments de contact (24, 26) du curseur sont centrés sur un même rayon. 9. Dispositif de mesure selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les deux éléments de contact (64, 66) de chaque piste principale (60) sont formés de plages de contact s'étendant radialement en regard de l'axe de rotation du curseur, et reliées entre elles par une bande de liaison (68) non radiale. 10. Dispositif de mesure selon l'une des revendications I à 7, caractérisé par le fait que le curseur comprend deux éléments de contact (24, 26) présentant un décalage angulaire relatif (B') égal à la moitié du pas (A') des pistes principales (60), tandis que celles-ci sont formées de segment rectilignes s'étendant radialement par rapport à l'axe de pivotement (23) du curseur. Il. Dispositif de mesure selon l'une des revendications I à , caractérisé par le fait que les éléments de contact (24, 26) du curseur possèdent une largeur supérieure à l'intervalle (d) défini entre deux éléments de contact associés adjacents (64, 66) définis au niveau de pistes principales, de telle sorte que chaque élément de contact du curseur reste en permanence en contact avec l'une au moins des pistes principales (60).