Brevet FR2628526A1 — publié le 19890915

L'invention concerne un dispositif de contact électrique sensible à la présence d'un liquide et une jauge de niveau utilisant un tel dispositif, en particulier une jauge de niveau de carburant d'un véhicule automobile. Dans les véhicules automobiles, on mesure en permanence un certain nombre de niveaux de liquides dans des réservoirs et en particulier le niveau dans le réservoir de carburant. Ce niveau est ensuite affiché sur un cadran analogique ou numérique dans le poste de conduite du véhicule. La mesure de niveau sert également à provoquer l'allumage d'un voyant pour attirer 1 attention du conducteur, lorsque le niveau de carburant est très bas. De manière classique. de telles jauges comportent un élément à résistance électrique immergé dans le liquide sur une hauteur variable avec le niveau, un flotteur comportant un élément de contact électrique et un circuit de mesure d'un courant électrique passant dans une partie au moins de la résistance ainsi que des moyens d'affichage de la mesure de niveau. On fait circuler un courant électrique dans la résistance, entre le contact du flotteur et l'une des extrémités de cette résistance. si bien que le courant dépend de la position du flotteur et donc du niveau de liquide dans le réservoir. De tels dispositifs, extremement classiques, présentent cependant des inconvénients dus au fait que le flotteur peut se coincer lors de ses déplacements et. présenter une certaine porosité après un certain temps de fonctionnement. L'indication du dispositif d affichage ne correspond plus alors au niveau dans le réservoir. En outre, le mouvement pratiquement continu du flotteur a tendance à user les parties de contact de la résistance et du flotteur lui-meme. On a donc proposé des jauges de niveau ne comportant plus de partie mobile telle qu'un flotteur. On a par exemple proposé des jauges capacitives fondées sur l'effet diélectrique du carburant dont on mesure le niveau. Cependant, de telles jauges ne donnent pas un résultat satisfaisant, lorsque la composition ou la température du carburant varient. De manière plus générale, il peut être nécessaire de disposer de contacts électriques dont le déclenchement se produit lorsqu'ils passent d'un état émergé à un état immergé au inversement. De tels contacts peuvent etre utilisés par exemple pour déclencher une alarme ou une action de sauvegarde, dans le cas d'une baisse de niveau importante dans un réservoir, par exemple consécutive à une fuite. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de contact électrique à lame, sensible la présence d'un liquide comprenant au moins une lame flexible susceptible de se déplacer par flexion entre une position de contact avec un élément conducteur et une position hors contact, ce dispositif étant fiable, peu sensible à l'usure pour des utilisations de grande durée et d'une réalisation simple. Dans ce but, la lame flexible est réalisée sous la forme d'une bilame comportant une lame métallique sur une face de laquelle est fixée une couche de matériau plastique thermodurcissable susceptible de subir un gonflement par absorption de liquide. L'invention est également relative à un dispositif de mesure du niveau d'un liquide dans un réservoir, en particulier une jauge de niveau de carbu rant d'un véhicule automobile comprenant un élément à résistance électrique immergé dans le liquide sur une hauteur variable avec le niveau, un dispositif de contact électrique sensible au niveau du liquide et un circuit de mesure d'un courant électrique dans une partie au moins de la résistance électrique et d'affichage du niveau, ce dispositif étant d'un fonctionnement sûr, peu sensible à l-'usure ét d'une réalisation simple et peu couteuse. Dans ce but, le dispositif de contact électrique est constitué par un corps métallique allongé formant une pluralité de lames flexibles de direction transversale espacées suivant la longueur du corps métallique et recouvertes sur une de leurs faces par une lame en matière plastique thermodurcissable et un élément à résistance électrique de forme allongé qui présente une pluralité de zones de contact entre lesquelles l'élément comporte une résistance électrique déterminée, le dispositif de contact électrique étant disposé suivant la longueur de l'élément à résistance électrique de façon que chacune de ses lames présente en vis-à-vis d'une zone de contact, une partie conductrice susceptible de se déplacer par rapport à la zone de contact, entre une position de contact et une position hors contact. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, en se référant aux figures jointes en annexe, plusieurs modes de réalisation d'un dispositif de contact électrique à lame et d'une jauge de niveau de carburant, selon l'invention, Les figures 1A et 15 sont des vues en coupe d'un dispositif de contact électrique à lame suivant l'invention, dans sa configuration hors liquide et dans sa configuration en immersion dans un liquide, respectivement. La figure 2 est une vue en perspective avec arrachement d'une jauge de niveau de carburant d'un véhicule automobile suivant l'invention. La figure 3A est une vue en coupe suivant 3-3 de la figure 2, représentant des éléments de contact de la jauge représentée sur la figure 2 dans leur position émergée et immergée, suivant un premier mode de réalisation. La figure 38 représente, dans une vue en coupe suivant 3-3 de la figure 2, des éléments de contact dans leur configuration émergée et dans leur configuration immergée, selon un second mode de réalisation. La figure 4 est une vue latérale d'un mode de réalisation de l'élément à résistance électrique de la jauge représentée sur la figure 2. Sur les figures lA et 18 on a représenté de manière schématique un dispositif de contact électrique à lame suivant l'invention. Ce dispositif comporte une lame flexible et conductrice 1 qui est de préférence constituée par un métal à forte conductivité électrique tel que le cuivre. La lame métallique 1 est encastrée à l'une de ses extrémités dans une pièce conductrice 2, La seconde extrémité de la lame flexible est placée en vis-à-vis d'un élément conducteur 3. Lors de sa mise en contact, comme représenté sur la figure 18, le dispositif de contact électrique selon l'invention permet de faire passer le courant entre la pièce 2 et l'élément conducteur 3, par l'intermédiaire de la lame conductrice 1. La lame 1 est recouverte sur une partie de sa face supérieure par une lame 4 en matière plastique thermodurcissable telle que une résine polyester ou polyepoxy, D'autres matériaux peuvent être utilisés comme les thermoplastiques (polyamides, polypropilène) suivant le liquide employé (eau, alcool), La lame en matière plastique 4 est fixée sur la lame métallique 1 par collage ou par soudage ou peut etre constituée par une couche de matière plastique déposée sur la lame métallique 1 par un procédé quelconque, Les lames 1 et 4 superposées et fixées sur toute leur surface de contact constituent une bilame susceptible de déformations par flexion en présence de liquide. La lame de matière plastique 4 est susceptible de subir un gonflement par absorption de liquide, lorsqu elle est plongée dans un liquide tel qu un carburant pour véhicule automobile. Dans le cas où la bilame 1, 4 est plongée dans un liquide tel qu'un carburant automobile, elle se déforme par flexion, pour passer de la configuration représentée -sur la figure 1A à la configuration représentée sur la figure 18, la lame métallique 1 ne subissant alors aucune dilatation. Lorsque la bilame est immergée, la lame métallique 1 vient au contact de l'élément conducteur 3, par flexion, comme représenté sur la figure 18 et assure ainsi le passage du courant entre la pièce 2 et l'élément conducteur 3. Lorsque la bilame 1, 4 est de nouveau émergée, la lame 4 reprend progressivement ses dimensions et sa forme initiale représentée sur la figure 1A et la bilame reprend sa position droite dans laquelle les pièces conductrices 2 et 3 sont isolées l'une de l'au- tre. Un dispositif tel que représenté sur les figures 1A et 1B peut etre utilisé comme moyen de déclenchement d'une alarme ou d'une action de sauvegarde dans le cas où un liquide doit étre maintenu dans un réservoir à un certain niveau. La bilame 1, 4 peut être placée à un niveau légèrement inférieur au niveau de référence de façon à assurer la fermeture d'un cir çuit électrique par l'intermédiaire des éléments conducteurs 2 et 3. Dès que le niveau du liquide s'abaisse en-dessous de la bilame, celle-ci reprend-sa forme droite et assure l'ouverture du circuit électrique ; l'ouverture du circuit peut se traduire par le déclenchement d'une alarme tel que l'allumage d'un voyant lumineux. Sur la figure 2, on a représenté une jauge de niveau d'un réservoir de carburant de véhicule automobile désignée de maniére générale par le reperde 6. Cette jauge de niveau 6 utilise un principe identique à celui assurant le fonctionnement du dispositif de contact électrique représenté sur les figures 1A et 18. La jauge 6 comporte un corps tubulaire 7 solidaire à sa partie supérieure d'une tète 8 qui permet la fixation de la jauge sur le réservoir de carburant d'un véhicule automobile. La jauge 6 dans son ensemble est réalisé sous forme allongée de façon à occuper une partie substantielle de la hauteur du réservoir de carburant, dans, la direction axiale du corps tubulaire 7. A l'intérieur de ce corps tubulaire 7, sont montés un dispositif de contact électrique 10 et un élément à résistance électrique, Il, l'un et l'autre de forme allongée et disposés suivant la direction axiale de la jauge. Comme il est visible sur la figure 2 et les figures 3A et 38, le dispostif de contact électrique 10 est constitué par un élément profilé en forme de cavalier constitué par une lame métallique 12 pliée suivant deux arêtes 12a et 12b et présentant deux faces 13a , 13b sensiblement parallèles. Chacune des faces 13a, 13b est découpée pour constituer des lames successives 14 parallèles entre elles et espacées de manière régulière suivant la longueur du dispositif de contact électrique 10. Chacune des lames 14 comporte une partie d'extrémité 15 pliée pour constituer une surface de contact arrondie saillante vers l'intérieur du cavalier par rapport aux faces 13a et 13b et aux lames 14. Dans le cas du mode de réalisation représenté sur la figure 3a, chacune des lames 14 du dispositif de contact électrique 10 est recouverte sur sa surface extérieure par une lame de matière plastique thermodurcissable 16 pour constituer une bilame du même type que la bilame représentée sur les figures 1A et 16, Sur la figure 3A, la lame 14a correspondant à la face 13a-du dispositif de contact 10 a été représentée dans sa configuration correspondant à l'immersion de la partie de la jauge correspondante, La lame de matière plastique 16 subit un gonflement qui provoque une courbure de la lame 14 et une mise en contact de la partie d'extrémité 15 avec la face correspondante de l'élément à résistance électrique 11.A l'inver- se, la lame 14b correspondant à la face 13b du dispositif de contact 10 a été représentée dans sa configuration correspondant à l'état émergé de la jauge. Dans cette configuration, la lame de matière plastique 16 est dans un état non dilaté, la lame 14b qui ne subit pas de flexion est rectiligne et la partie d'extrémité 15 de cette lame est dans une position hors contact par rapport à l'élément à résistance électrique 11. Sur la figure 36, on a représenté une variante de réalisation des lames flexibles 14'a et 14'b du dispositif de contact électrique 10, des lames de matière plastique 1-6' étant accouplées à la face interne des lames métalliques 14'a et 14'b. Dans la configuration de la lame flexible 14'a correspondant à l'état émergé du dispositif, la lame de matière plastique 16' ne subit aucun gonflement et l'extrémité 15 de la lame métallique flexible 14'a est en contact avec l'élément de résistance il Au contraire, dans la configuration correspondant à l'état immergé du dispositif de contact, la lame de matière plastique 16 a subi un gonflement et provoque une flexion de la lame 14'b qui éloigne sa partie de contact d'extrémité 15' de l'élément de résistance il Comme il est visible sur la figure 4, l'élément à résistance électrique 11 (ou 11') est constitué par une bande de matière isolante sur les faces de laquelle a été réalisée par sérigraphie une résistance électrique gravée 20. Cette résistance 20 est continue mais comporte des tronçons successifs 21 aux bornes de chacun desquels sont placées des zones de contact 22 réalisées p-ar sérigraphie sur les faces de la plaque 11. Comme il est visible sur la figure 2, le dispositif de contact électrique 10 est fixé par des rivets tels que 19 sur un des cotés latéraux de l'élé- ment à résistance électrique 11 qui correspond au coté le plus proche des zones de contact 22 des tronçons de résistance électrique. Le dispositif de contact 10 est fixé suivant la longueur de l'élément à résistance électrique 11, de façon que chacune des lames 14 soit disposée au niveau d'une zone de contact 22, la partie d'extrémité 15 de la lame 14 correspondante se trouvant exactement en vis-à-vis de la zone de contact 22. A l'état immergé(dans le cas de la disposition de la figure 3A) ou à l'état émergé (dans le cas de la figure 38), la partie d'extrémité 15 (ou 15') des lames 14 vient en contact avec la zone de contact 22 correspondante. Les points extrêmes de la résistance 20 sont reliés par des traces conductrices linéaires 23 à des zones de connexion 24 disposées à l'extrémité supérieure de l'élément à r-ésistance électrique 11, Une- zone de contact supplémentaire 25 est disposée en-dessous du tronçon inférieur de la résistance électrique 20 et reliée par une trace conductrice linéaire 26 à une zone de connexion 27 à la partie supérieure de l'élément à résistance électrique 11. Au niveau de la tête de jauge 8, un connecteur 17 comportant des bornes de sortie 18 est relié électriquement aux zones de connexion 24 et 27 et à l'élément de contact électrique 10. Les bornes de sortie 18 du connecteur 17 de la jauge 6 sont reliées aux bornes d'un circuit électrique d'alimentation et de mesure représenté de manière schématique et désigné par le repère 30. Le circuit 30 permet d'alimenter la résistance 20 en courant continu et de mesurer le courant ou la tension entre l'une des bornes d'extrémité de la résistance 20 et le contacteur électrique 10. Cette mesure de courant ou de tension entre l'une des bornes d extrémité de la résistance et le contacteur électrique dépend du nivéau d'immersion de la jauge dans le carburant. En effet, dans le cas du mode de réalisation représenté sur la figure 3A, l'en- semble des lames 14 du dispositif de contact 10 immergées dans le carburant est dans une position correspondant à celle de la lame 14a dont la partie d'extré mité 15 est venue en contact avec la zone de contact 22 correspondante. Les tronçons 21 inférieurs immergés de la résistance 20 sont alors en court-circuit et le courant de mesure ne circule que dans les tronçons 21 su périeurs émergés de la résistance 20. L'intensité ou la tension du courant mesurées dans la résistance sont donc représentatives du niveau d'immersion de la jauge 6 et donc du niveau de carburant dans le réservoir du véhicule automobile, Dans le cas du mode de réalisation représenté sur la figure 3a, la résistance électrique de l'élément 11 est minimale lorsque le réservoir de carburant est plein et ma-ximale lorsque le réservoir est vide. De plus, lorsque la lame inférieure du dispositif de contact électrique 10 est émergée et se met dans une position hors contact par rapport à la zone d contact d'alerte 25, un voyant lumineux d'alerte s'allume dans le poste de conduite du véhicule. Dans le cas du mode de réalisation représenté sur la figure 38, la résistance intercalée sur le circuit de mesure est maximale lorsque le réservoir de carburant est plein et minimale lorsque le réservoir de carburant est vide, les extrémités de 1' ensem- ble des lames du dispositif 10 étant alors en contact avec les zones 22 correspondantes. Il apparait donc que les dispositifs de contact électrique suivant l'invention utilisés pour l'ouverture ou la fermeture d'un circuit électrique d'alarme ou comme éléments d'une jauge de niveau d'un liquide dans un réservoir ont un fonctionnement très sûr qui n'entraine pas d'usure importante des zones de contact. Dans le cas d'une jauge de niveau, en particulier d'une jauge de carburant dans un réservoir de véhicule automobile, on évite l'utilisation de flotteurs susceptibles de se coincer ou de se détériorer. Les seules parties mobiles du dispositif, à savoir les lames, connaissent des déplacements de très faible amplitude, avec une fréquence relativement faible. D'autre part, la jauge peut avoir un encombrement très réduit, ses différents éléments pouvant etre facilement miniaturisés. En outre, la mesure est particulièrement stable, la jauge assurant de par sa structure son propre amortissement. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été décrits. C'est ainsi que le dispositif de contact électrique peut etre réalisé non seulement en utilisant une plaquette de cuivre mais encore tout autre élément convenable en un matériau conducteur et parfaitement élastique. La structure du circuit d'alimentation et de mesure peut être quelconque et l'affichage de la mesure de niveau réalisée sous toute forme analogique ou numérique. Le recouvrement des lames de contact par la matière plastique thermodurcissable peut étre réalisé par toute technique telle que le collage, le soudage ou le dépit à chaud ou à froid d'une couche de matière sur la lame flexible métallique. L'élément à résistance électrique peut avoir toute forme permettant de réaliser des zones de contact entre lesquelles l'élément de résistance permet le passage du courant. Dans le cas d une plaquette où la résistance est réalisée par sérigraphie en couche gravée, les deux faces de la plaquette peuvent etre identiques ou au contra.ire différentes. La jauge peut être disposée sensiblement à la verticale dans le récipient ou encore dans une disposition inclinée afin de s'approcher le plus possible de la ligne de moindre fluctuation lors de la mesure de niveau. Une jauge inclinée permet également d'avoir une résistance électrique de plus grande longueur et donc d'obtenir une mesure plus sensible. Bien que l'invention s'applique de manière préférentielle à la mesure t au repérage du niveau dans le réservoir de carburant d'un véhicule automobile, elle peut être appliquée également à d'autres mesures de niveau de liquide ou au déclenchement d'alarme me par présence ou absence de liquide dans un réservoir de type quelconque. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de contact électrique à lame, sensible à la présence d'un liquide, comprenant au moins une lame flexible (1) susceptible de se déplacer par flexion entre une position de contact avec un élément conducteur (3) et une position hors contact, ca caractérisé par le fait que la lame flexible (1, 4) est réalisée sous la forme d'une bilame comportant une lame métallique (1) sur une face de laquelle est fixée une couche de matière plastique thermodurcissable (4) susceptible de subir un-gonflement par absorption de liquide. 2.- Dispositif. de mesure du niveau d'un liquide dans un réservoir, en particulier jauge de niveau (6) de carburant d'un véhicule automobile, comprenant un élément à résistance électrique (11) immergé dans le liquide sur une hauteur variable avec le niveau, un dispositif de contact électrique (10) sensible au niveau de liquide et un circuit de mesure (30) d'un courant électrique dans une partie au moins de la résistance et d'affichage du niveau, caractérisé par le fait que le dispositif de contact électrique (10) est constitué par un corps métallique allongé formant une pluralité de lames flexibles (14) de direction transversale, espacées suivant la longueur du corps métallique et recouvertes sur une de leurs faces par une lame (16) en matière plastique thermodurcissable et que l'élément à résistance électrique (11) de forme allongée présente une pluralité de zones de contact (22) entre lesquelles l'élément comporte une résistance électrique déterminée, le dispositif de contact électrique (10) étant disposé suivant la longueur de l'élément à résistance électrique (11), de façon que chacune de ses lames (14) présente, en vis à-vis d'une zone de contact (22) une partie conductrice (15) susceptible de se déplacer par rapport à la zone de contact (22) entre une position de contact et une position hors contact. 3.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le f,ait que l'élément à résistance électrique (11) est réalisé sous la forme d'une plaquette en matériau isolant sur au moins une des faces de laquelle est disposée une résistance électrique (20) occupant une partie substantielle de la longueur de la plaquette (11). 4.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que la résistance électrique (20) est réalisée par sérigraphie sur la plaquette isolante (11). 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que-le dis-positif de contact électrique (10) est constitué par une plaquette en métal conducteur tel que le cuivre, pliée en forme de cavalier pour constituer deux faces (13a, 13b) et découpée pour constituer sur cha cune de ses faces des lames flexibles successives (14), le dispositif (10) étant fixé suivant un bord de la plaquette (11) de façon que ses faces 613a, 13b) se trouvent de part et d'autre de cette plaquette, ch-acune des lames (14) comportant une partie d'extrémité (15) en saillie vers l'intérieur par rapport.à la face (13a, 13b) correspondante. 6.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que chacune des lames (14) est recouverte, sur son coté extérieur, par la lame de matière plastique thermodurcissable (16). 7.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que chacune des lames (14'a, 14 'b) est recouverte sur son coté intérieur par la lame de matière plastique thermodurcissable (16'). 8.- Jauge de niveau de carburant dans le réservoir d'un véhicule automobile suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que le dispositif de contact électrique (10) et l'élément à résistance électrique (11) sont disposés de manière inclinée par rapport à la verticale.