Brevet FR2666651A1 — publié le 19920313

La présente invention concerne le domaine du jaugeage de niveau et/ou volume de fluide contenu dans un réservoir. La présente invention trouve notamment, mais non exclusivement, application à la mesure de carburant contenu dans un réservoir de véhicules automobiles. Le but principal de la présente invention est de proposer des moyens permettant de mesurer le pourcentage exact de niveau ou volume de fluide contenu dans un réservoir, quelles que soient les variations de hauteur de celui-ci dûes aux tolérances de fabrication ou à des déformations ultérieures. Ce but est atteint selon la présente invention grâce à un dispositif de mesure comprenant de façon connue en soi une jauge comportant un élément de jaugeage allongé rigide dont les deux extrémités opposées correspondent respectivement à un point de jaugeage maximum et un point de jaugeage minimum, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens servant de support à articulation autour d'un axe horizontal d'une première extrémité de la jauge, au niveau de l'une des parois supérieure ou inférieure du réservoir, et des moyens élastiques sollicitant la seconde extrémité de la jauge contre l'autre paroi inférieure ou supérieure du réservoir. Selon un mode de réalisation considéré actuellement comme préférentiel la jauge est une jauge capacitive comportant au moins deux électrodes fixées l'une par rapport à l'autre avec possibilité de passage du fluide entre celles-ci, de telle sorte que la capacité mesurée entre les deux électrodes soit représentative de la hauteur de fluide dans le réservoir. De préférence, les moyens servant de support à articulation à la première extrémité de la jauge sont prévus au niveau de l'extrémité supérieure du réservoir, tandis que les moyens élastiques sollicitent la seconde extrémité de la jauge vers la paroi inférieure du réservoir. La présente invention n'est cependant pas limitée à ces dispositions particulières. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique en coupe verticale d'un dispositif de mesure conforme à un mode de realisation préférentiel de la présente invention, - la figure 2 représente une vue schématique éclatée d'une jauge capacitive conforme à la présente invention, - la figure 3 représente une vue de détail de l'extrémité inférieure de la jauge capacitive de la figure 1, - la figure 4 représente une vue schématique en coupe verticale d'une seconde variante de réalisation d'un dispositif de mesure conforme à la présente invention, - la figure 5 représente une autre vue schématique d'une troisième variante de réalisation d'un dispositif de mesure conforme à la présente invention, - la figure 6 illustre schématiquement l'application d'un dispositif conforme à la présente invention à un réservoir à deux poches, et - la figure 7 représente une vue schématique en coupe verticale d'un dispositif de mesure conforme à une autre variante de réalisation de la présente invention, selon laquelle l'élément de jaugeage est formé d'un élément résistif associé à un flotteur. On va tout d'abord décrire le mode de réalisation représenté sur la figure 1 annexée. On a représenté partiellement sur la figure 1 sous la référence 10 la paroi supérieure d'un réservoir, et sous la référence 12 la paroi inférieure de celui-ci. Selon le mode de réalisation préférentiel représenté sur la figure 1 annexée, le dispositif de mesure conforme à la présente invention comprend essentiellement une embase 20, un élément de jaugeage 30 et des moyens élastiques 40. L'embase 20 est conçue pour être fixée de façon étanche sur la paroi supérieure 10 du réservoir. De préférence, embase 20 est munie d'un logement étanche 21 apte à recevoir, par exemple sous forme de circuits imprimés 22, des moyens de traitement du signal généré par l'élément de jaugeage 30. L'élément de jaugeage 30 peut être formé de tout système connu de l'homme de l'art comprenant un élément de jaugeage allongé rigide dont les deux extrémités opposées 31, 32 correspondent respectivement à un point de jaugeage maximal et un point de jaugeage minimal du fluide contenu dans le réservoir. De préférence, comme indiqué précédemment, l'élément de jaugeage 30 est constitué, comme représenté schématiquement sur la figure 1, d'une jauge capacitive. Pour l'essentiel, une telle jauge capacitive 30 comporte au moins deux électrodes fixées l'une par rapport à l'autre avec possibilité de passage du fluide entre celles-ci de sorte que la capacité électrique mesurée entre les deux électrodes soit représentative de la hauteur du fluide entre les deux électrodes de la jauge. Plus précisément encore, la jauge capacitive 30 peut être conforme aux dispositions décrites dans les demandes de brevet français déposées le 31 Mai 1989 par la demanderesse sous les n" 89 07164, n" 89 07165 et n" 89 07166. Le contenu de ces demandes de brevet doit être considéré comme incorporé à la présente demande par la référence qui leur est faite ici. lCl. Selon un mode de réalisation avantageux, une telle jauge capacitive 30 peut être formée d'une électrode centrale 33 constituée d'un support en matériau électriquement isolant métallisé deux faces et de deux électrodes latérales extérieures 34, 35 disposées respectivement de part et d'autre de l'électrode centrale 33. Les deux faces de l'électrode centrale 33 peuvent être conformées par méthode soustractive comme évoqué dans les demandes de brevet français antérieures n" 89 07164, n" 89 07165 et nO 89 07166 précitées. Les électrodes latérales extérieures 34, 35 peuvent également être réalisées à l'aide de supports rigides en matériau électriquement isolant métallisés sur au moins une face. Cependant de préférence, les électrodes latérales extérieures 34, 35 sont réalisées par emboutissage d'une feuille métallique, telle qu'une feuille en aluminium ou en fer blanc. La distance contrôlée entre l'armature centrale 33 et les armatures latérales extérieures 34, 35 peut être définie par des entretoises intercalées entre ces électrodes, ou encore par des formes réalisées sur les électrodes extérieures 34, 35, lors de l'emboutissage de celles-ci, comme illustré schématiquement sur la figure 2. On aperçoit sur la figure 2, l'électrode centrale 33 comprenant un support plan 330 en matériau électriquement isolant et revêtu d'armatures électriquement conductrices 331, 332, 333, conformées par méthode soustractive dans un revêtement en matériau électriquement conducteur déposé sur le support 330. De plus, on aperçoit sur la figure 2 annexée les deux électrodes extérieures 34, 35 formées par emboutissage de feuilles métalliques. Plus précisément, selon la représentation de la figure 2, les électrodes extérieures 34, 35, ont des sections droites en U, munies de toiles parallèles d'appui au niveau de leur bord libre. L'électrode 34 est ainsi formée d'une âme plane 340, de deux ailes 341, 342, généralement perpendiculaires à l'âme 340 et qui divergent entre elles en éloignement de celles-ci, et de deux toiles d'appui 343, 344, parallèles entre elles et à l'âme 340, et qui prolongent les bords libres des ailes 341, 342 vers l'extérieur. L'électrode 35 est symétrique de l'électrode 34 précitée. Elle comprend une âme plane 350 munie de deux ailes 351, 352, généralement perpendiculaires à l'âme 350 et qui divergent entre elles en éloignement de celles-ci, ainsi que deux toiles d'appui 353, 354, parallèles entre elles et à l'âme 350, et qui prolongent vers l'extérieur les bords libres des ailes 351, 352. Ainsi, lorsque les toiles d'appui 343, 344, 353, 354, viennent reposer sur les faces opposées de l'électrode centrale 33, plus précisément sur des portions électriquement isolantes du support 330, les âmes 340, 350, des électrodes latérales extérieures 34, 35 sont placées en regard et à distance des armatures 331, 332, 333, de l'électrode centrale. Bien entendu, comme indiqué précédemment, des passages doivent être prévus entre l'électrode centrale 33 et les électrodes latérales 34, 35, pour permettre au fluide présent entre les électrodes de suivre le niveau général du fluide dans le réservoir. Les électrodes 33, 34, 35, peuvent être fixées à l'aide de tout moyen classique approprié. I1 peut s'agir par exemple de rivets rapportés ou de rivets 36 formés lors de l'emboutissage de l'une des électrodes latérales extérieures 34. Comme représenté sur la figure 1, selon le mode de réalisation préférentiel de la présente invention, l'extrémité supérieure 31 de l'élément de jaugeage 30 est articulée autour d'un axe horizontal 23 sur l'embase 20. L'axe horizontal 23 coîncide au moins sensiblement avec la surface inférieure 1 1 de la paroi supérieure 10 du réservoir. Selon le mode de réalisation particulier représenté sur les figures I et 2 l'articulation autour de l'axe 23 est définie par un tourillon engagé dans l'embase 20 et dans des oreilles 345, 346, formées par emboutissage, perpendiculairement à l'âme 340, dans l'électrode latérale 34. Par ailleurs, l'extrémité inférieure 32 de la jauge 30 est sollicitée vers le fond 12 du réservoir par les moyens de sollicitation 40. En l'espèce, ces moyens de sollicitation 40 sont formés de I ou 2 ressorts tendus entre l'extrémité inférieure de l'embase 20 et des oreilles 347 prévues par exemple à mi-longueur, sur l'électrode 34. De façon similaire aux oreilles 345, 346 précitées, les oreilles d'accrochage 347 peuvent être formées par emboutissage de l'électrode 34. On notera, et cela est une caractéristique importante de la présente invention, que la longueur de la jauge 30 est supérieure à la plus grande hauteur du réservoir, de sorte que la jauge 30 occupe toujours une position inclinée par rapport à la verticale. On évite ainsi que la jauge 30 ne se coinçe dans le réservoir. Par ailleurs, de préférence, l'embase 20 est munie, à son extrémité inférieure, d'une butée 24 pour la jauge 30, permettant d'éviter que celle-ci ne puisse passer par la position verticale lors de sa rotation autour de l'axe 23. Selon une autre caractéristique importante de la présente invention, l'extrémité inférieure 32 de la jauge 30 est munie de moyens aptes à glisser ou rouler sur la paroi inférieure 12 du réservoir, pour éviter tout grippage entre le réservoir et l'extrémité inférieure de la jauge 30 en cas de déformation accidentelle vers le haut de cette paroi inférieure 12. Selon le mode de réalisation particulier représenté sur les figures 1 et 3, l'extrémité inférieure 32 de la jauge 30 est munie d'un chariot 320 fixé par tout moyen classique approprié, par exemple par vissage, collage, rivetage ou équivalent sur l'extrémité inférieure 32 de la jauge, et munie de deux roues 321, 322 articulées sur le chariot 320 autour d'un axe horizontal 323. Le chariot 320 peut être réalisé à base de matière plastique, tel que le matériau commercialisé sous la marque DELRIN. Sur la figure 1 on a représenté une première position occupée par la jauge 30, en appui sur la butée 24, dans une position inférieure du fond 12 du réservoir. On a par ailleurs représenté sur la droite de la figure 1, une seconde position de la jauge 30, éloignée de la butée 24, en cas de déformation vers le haut du fond 12 du réservoir. L'homme de l'art comprendra aisément que grâce aux dispositions conformes à la présente invention, l'information issue de la jauge capacitive 30 sera toujours proportionnelle au pourcentage du niveau réel de liquide par rapport à la hauteur du réservoir quelles que soient les déformations accidentelles du fond 12 de celui-ci. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, la longueur de la jauge 30 est largement supérieure à la hauteur du réservoir de manière à se situer sensiblement dans la zone de moindre agitation du fluide. On entend par zone de moindre agitation du fluide dans le réservoir, la zone de celui-ci au niveau de laquelle les fluctuations du fluide dues par exemple aux accélérations du véhicule sont les plus faibles. On retrouve sur la figure 4 l'embase 20 fixée sur la paroi supérieure 10 du réservoir, la jauge capacitive 30 et les moyens de sollicitation élastique 40. Toutefois selon le mode de réalisation représenté sur la figure 4, la jauge capacitive 30 n'est pas articulée sur l'embase 20 autour d'un axe horizontal adjacent à la paroi supérieure 10 du réservoir. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 4, la jauge capacitive 30 est articulée autour d'un axe horizontal 23, sur un moyen support 25 indexé sur le fond du réservoir. L'élément support 25 est guidé à translation verticale par l'embase 20, par exemple par une cheminée 26 prévue sur celle-ci. L'élément support 25 est poussé contre le fond 12 du réservoir par des moyens élastiques 27. Les moyens de sollicitation 40 sont placés entre l'élément support 25 et la jauge 30. Ainsi, ces moyens élastiques 40 sollicitent la seconde extrémité 32 de la jauge 30 contre la paroi supérieure 10 du réservoir. Sur la figure 4 on a représenté en traits continus une première position de la jauge 30. Par ailleurs sur la même figure 4, on a représenté en traits interrompus et sous les mêmes références numériques assorties d'un indice une seconde position susceptible d'être occupée par la jauge 30 en cas de déformation accidentelle vers le bas du fond 12 du réservoir. L'homme de l'art comprendra aisément que le fonctionnement du dispositif représenté sur la figure 4 reste identique à celui précédemment décrit en regard de la figure 1, c'est-à-dire que le dispositif de mesure représenté sur cette figure 4 permet de mesurer de façon exacte le pourcentage de niveau de fluide dans le réservoir quelles que soient les déformations en hauteur de celui-ci. On retrouve dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5, la paroi supérieure 10 du réservoir, la paroi inférieure 12 de celui-ci, et un dispositif de mesure comprenant une embase 20, une jauge 30, et des moyens élastiques de sollicitation 40. Cependant, selon le mode de réalisation représenté sur la figure 5, l'embase 20 est conçue pour être fixée non plus sur la paroi supérieure 10 du réservoir, mais sur une paroi latérale 14, gén Par ailleurs, la jauge 30 n'est plus articulée directement sur l'embase 20, mais sur un élément support intermédiaire 250. L'élément support 250 est articulé sur l'embase 20 autour d'un axe horizontal 251, par une première de ses extrémités 252. Un organe élastique 255 intercalé entre l'embase 20 et l'élément support intermédiaire 250 sollicite la seconde extrémité de celui-ci, référencé 253 sur la figure 5, contre la surface interne inférieure 11 de la paroi supérieure 10 du réservoir. La jauge 30 est elle-même articulée autour de l'axe horizontal 23 précité, sur cette seconde extrémité 253 de l'élément support intermédiaire 250. Ainsi, cet axe d'articulation horizontal 23 de la jauge 30 coïncide sensiblement avec la surface inférieure 11 de la paroi supérieure 10 du réservoir. Les moyens élastiques 40 associés à la jauge 30 sont intercalés entre l'élément support intermédiaire 250 et la jauge 30 de sorte que la seconde extrémité 32 de la jauge 30 soit sollicitée vers le fond 12 du réservoir, de façon similaire à la figure I. De façon similaire au mode de réalisation précité, la variante illustrée sur la figure 5 permet de mesurer de façon exacte le pourcentage du niveau de fluide contenu dans le réservoir. On a représenté schématiquement sur la figure 6, la possibilité d'adaptation d'un dispositif de mesure conforme à la présente invention comprenant deux jauges 30A, 30B, articulées autour d'axes horizontaux sur une embase 20 commune pour jauger un réservoir à deux poches. Les dispositifs de mesure précédemment décrits comprennent un élément de jaugeage capacitif. La présente invention n'est cependant pas limitée à cette disposition particulière et s'étend à tout dispositif de jaugeage allongé rigide dont les deux extrémités opposées correspondent respectivement à un point de jaugeage maximal et à un point de jaugeage minimal. Ainsi, comme représenté schématiquement sur la figure 7, l'élément de jaugeage 30 peut être formé d'un support en matériau électriquement isolant muni de deux pistes électriquement conductrices, dont l'une au moins est électriquement résistante, et deux curseurs 50, 51 aptes à relier les deux pistes précitées et portés par un flotteur 52 conçu pour suivre le niveau de fluide par coulissement le long de l'élément de jaugeage 30. Sur la figure 7 annexée, on a représenté schématiquement, sous la référence 300 le support plan allongé en matériau électriquement isolant revêtu des deux pistes 301, 302 coopérant respectivement avec les curseurs 50, 51. Sur la même figure 7 le niveau de fluide jaugé suivi par le flotteur 52 est référencé N. Le flotteur 52 doit bien entendu être adapté pour franchir les points 347 d'accrochage des ressorts de sollicitation 40. Plus précisément encore, sur la figure 7, on a représenté deux positions différentes occupées par l'élément de jaugeage 30 suite à une déformation vers le haut du fond de réservoir 12. Pour la seconde position représentée le flotteur 52 est illustré en coupe verticale. 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. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure du niveau et/ou volume de fluide contenu dans un réservoir du type comportant une jauge (30) comportant un élément de jaugeage allongé rigide dont les deux extrémités opposées (31, 32) correspondent respectivement à un point de jaugeage maximal et à un point de jaugeage minimal, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre - des moyens (20, 25) servant de support à articulation, autour d'un axe horizontal (23), d'une première extrémité de la jauge (30) au niveau de l'une des parois supérieure ou inférieure (10, 12) du réservoir, et - des moyens élastiques (40) qui sollicitent la seconde extrémité (32) de la jauge contre l'autre paroi inférieure ou supérieure (12, 10) du réservoir. 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la jauge (30) est une jauge capacitive comportant au moins deux électrodes (33, 34, 35) fixées l'une par rapport à l'autre avec possibilité de passage du fluide entre celles-ci, de telle sorte que la capacité électrique mesurée entre les deux électrodes soit représentative de la hauteur du fluide entre les électrodes de la jauge capacitive. 3. Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les moyens (20) servant Ge support à articulation autour d'un axe horizontal (23) à la première extrémité (31) de la jauge sont prévus au niveau de la paroi supérieure (10) du réservoir, et que les moyens élastiques (40) sollicitent la seconde extrémité (32) de la jauge vers la paroi inférieure (12) du réservoir. 4. Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la jauge (30) est articulée sur un élément intermédiaire (25) lié à une embase (20) fixée sur une paroi (10, 14) du réservoir. 5. Dispositif de mesure selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'embase (20) est fixée sur la paroi supérieure (10) du réservoir. 6. Dispositif de mesure selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'élément intermédiaire (25) est indexé sur le fond (12) du réservoir. 7. Dispositif de mesure selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'élément intermédiaire (25) est guidé à translation verticale sur l'embase (20) et sollicité par un ressort (27) vers le fond (12) du réservoir. 8. Dispositif de mesure selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la jauge (30) est articulée sur l'élément intermédiaire (25) à proximité du fond (12) du réservoir, tandis que la seconde extrémité (32) de la jauge est sollicitée élastiquement (40) vers la paroi supérieure (10) du réservoir. 9. Dispositif de mesure selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'embase (20) est fixée sur une paroi latérale (14) du réservoir. 10. Dispositif de mesure selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'élément intermédiaire (250) est indexé sur la paroi supérieure (10) du réservoir. 11. Dispositif de mesure selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'élément intermédiaire (250) est guidé à pivotement, autour d'un axe horizontal (251), par une première extrémité, sur l'embase (20) tandis que sa seconde extrémité (253) est sollicitée élastique ment vers la paroi supérieure (10) du réservoir. 12. Dispositif de mesure selon la revendication 11, caractérisé par le fait que la jauge est articulée autour de l'axe horizontal (23) au niveau de la seconde extrémité (253) de l'élément intermédiaire (250) adjacent à la paroi supérieure (10) du réservoir. 13. Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que la seconde extrémité (32) de la jauge est munie de moyens de glissement ou roulement (320, 321, 322) sur la paroi associée du réservoir. 14. Dispositif de mesure selon la revendication 13, caractérisé par le fait que les moyens de glissement ou roulement comprennent un chariot (320) portant au moins une roue (321, 322). 15. Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que la longueur de l'élément de jaugeage (30) est supérieure à la hauteur maximale du réservoir. 16. Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que l'élément de jaugeage (30) tout en étant sensiblement vertical, est incliné en permanence sur la verticale. 17. Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait que l'élément de jaugeage (30) est disposé sensiblement suivant la courbe de moindre agitation du réservoir. 18. Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé par le fait que l'élément de jaugeage comprend un support plan en matériau électriquement isolant (300) qui porte au moins deux pistes (301, 302) électriquement conductrices, dont l'une au moins électriquement résistante et un flotteur (52) apte à suivre le niveau (N) des liquides et qui porte deux curseurs (50, 51) aptes à relier les pistes électriques entre elles.