Brevet FR2691250A1 — publié le 19931119

La présente invention concerne un dispositif pour la mesure du niveau de liquide contenu dans un réservoir. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de mesure du niveau du carburant contenu dans le réservoir d'un véhicule automobile. On connaît de nombreux dispositifs de ce type comportant notamment un boîtier monté dans le réservoir, un flotteur monté coulissant à l'intérieur du boîtier et des moyens de détection de la position verticale du flotteur, le boîtier comportant un orifice de remplissage qui communique avec l'intérieur du réservoir. L'utilisation d'un boîtier à l'intérieur duquel coulisse un flotteur a notamment pour fonction d'éviter des déplacements intempestifs du flotteur en fonction des mouvements du liquide dans la zone du réservoir dans laquelle est agencé le dispositif de mesure. On constate toutefois que le niveau du liquide contenu dans le boîtier a tendance à évoluer de façon intempestive en fonction des déplacements du véhicule, et notamment en fonction des accélérations longitudinales et transversales auxquelles il est soumis, ainsi qu'en fonction de son inclinaison. Ce phénomène se trouve accentué du fait de la forme générale du réservoir qui est souvent complexe, de manière à épouser la face inférieure du plancher du véhicule, le dispositif de mesure pouvant être agencé dans une portion du réservoir dans laquelle les mouvements du carburant se trouvent accentués. Afin de remédier à cet inconvénient, l'invention propose un dispositif de mesure du type mentionné précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme d'obturation de l'orifice de remplissage qui est normalement en position ouverte et dont la fermeture est commandée en fonction des déplacements d'une masse d'inertie qui est susceptible de se déplacer entre une position normale de repos et une position active, notamment en réponse à une accélération à laquelle est soumis le réservoir. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la masse d'inertie est une bille qui repose normalement par gravité sur un siège par rapport auquel elle est susceptible de se déplacer - l'orifice de remplissage est formé dans le fond du boîtier et il coopère avec un organe de fermeture susceptible de se déplacer verticalement vers le haut depuis une position normale ouverte vers une position active fermée, la bille étant susceptible de se déplacer au moins transversalement depuis son siège pour coopérer avec un moyen formant rampe qui convertit le déplacement de la bille en un déplacement vertical de l'organe de fermeture - le moyen formant rampe est une pièce creuse présentant une symétrie de révolution autour d'un axe vertical et dont le fond constitue le siège pour la bille - l'organe de fermeture est monté coulissant par rapport au boîtier et comporte une surface d'actionnement qui s'étend selon une direction sensiblement perpendiculaire à sa direction de coulissement et qui coopère avec la bille - le siège pour la bille est situé verticalement au droit de l'orifice de remplissage et la surface d'actionnement est un disque qui est monté coulissant par rapport au boîtier, dont la face inférieure coopère avec la bille et dont la face supérieure porte l'organe de fermeture - la pièce creuse qui reçoit la bille est réalisée sous la forme d'un capuchon rapporté sur l'extrémité inférieure du boîtier qui comporte des moyens de guidage en coulissement de l'organe de fermeture et au moins un trou qui met en communication l'intérieur du réservoir et l'intérieur du capuchon - la pièce creuse comporte une partie ajourée réalisée notamment sous la forme d'une portion grillagée - selon une variante de réalisation, la pièce creuse est constituée par le fond du boîtier et l'orifice de remplissage est centré sur l'axe vertical de symétrie du fond du boîtier, l'organe de fermeture étant sollicité élastiquement vers le haut, la surface d'actionnement de l'organe de fermeture étant agencée à l'intérieur du boîtier pour constituer le siège pour la bille sur lequel la bille agit par gravité pour maintenir l'organe de fermeture de valve dans sa position de repos ouverte à l'encontre de moyens élastiques qui le sollicitent vers le haut vers sa position fermée - l'organe de fermeture est réalisé venu de matière avec une membrane élastique qui s'étend à l'extérieur du boîtier auquel elle est reliée par sa périphérie et qui sollicite élastiquement l'organe de fermeture. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue simplifiée en section axiale d'un dispositif de mesure réalisé conformément aux enseignements de l'invention et sur laquelle le mécanisme d'obturation est illustré en position ouverte - la figure 2 est une vue de la partie inférieure de la figure 1 dans laquelle le mécanisme d'obturation est illustré en position fermée ; - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 1 illustrant une première variante de réalisation du mécanisme d'obturation - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3 illustrant une seconde variante de réalisation du mécanisme d'obturation ; et - les figures 5A à 5C sont des schémas illustrant le fonctionnement du dispositif de mesure selon l'invention agencé dans un réservoir de carburant. Le dispositif de mesure 10 illustré à la figure 1 comporte un boîtier cylindrique 12 à l'intérieur duquel est monté coulissant un flotteur 14 qui est guidé dans ses déplacements axiaux selon l'axe vertical X-X sur un guide central 16 qui traverse le flotteur 14. Le boîtier 12 comporte un fond 18 au centre duquel est formé un orifice de remplissage 20. La partie supérieure de la paroi cylindrique du boîtier 12 comporte un orifice de mise à l'air libre 22. L'orifice de remplissage 20 met en communication l'espace interne 24 du boîtier 12 avec l'espace interne 26 du réservoir de carburant 28 dont le fond est illustré sur les figures. Conformément à l'invention, le dispositif de mesure 10 comporte un mécanisme 30 d'obturation de l'orifice de remplissage 20 qui est agencé à la partie inférieure du boîtier 12. Le mécanisme d'obturation 30 comporte une pièce de forme de révolution 32 qui se présente sous la forme d'un capuchon qui est rapporté sur la partie inférieure 34 de la paroi cylindrique du boîtier 12 par l'intermédiaire d'une jupe cylindrique 36 qui en épouse la forme et qui peut lui être fixée par collage, par thermosoudage ou par emmanchement à force. La jupe latérale 36 se prolonge vers l'intérieur par une portion creuse en forme de bol 38 dont la concavité est tournée en direction du fond 18 du boîtier 12. L'axe de symétrie de révolution du bol 38 est sensiblement confondu avec le centre de l'orifice de remplissage 20. Le capuchon creux 32 reçoit une bille pesante 40 qui repose normalement par gravité dans le fond 42 du bol 38 qui constitue le siège de repos stable pour la bille 40 en l'absence de tout mouvement d'inclinaison du boîtier 12 par rapport à son orientation normale verticale ainsi qu'en l'absence de toute accélération transversale ou verticale vers le haut qui serait transmise à la bille 40 qui constitue une masse d'inertie pour la commande du mécanisme d'obturation. Le mécanisme d'obturation comporte également un organe de fermeture de valve 44 réalisé sous la forme d'un pointeau qui s'étend depuis la face supérieure 46 d'un disque d'actionnement 48 monté coulissant verticalement à l'intérieur du capuchon 32. A cet effet, le disque 48 se prolonge verticalement vers le bas, à sa périphérie, par plusieurs pattes 50 qui sont reçues en coulissement dans la surface cylindrique interne 52 de la jupe latérale 36. La face inférieure plane 54 du disque d'actionnement 48 est en contact avec la bille 40. Enfin, la jupe latérale 36 comporte une série de trous axiaux 56 qui mettent en communication l'intérieur du réservoir 26 avec l'intérieur du capuchon 32. Dans ces trous sont disposés des tamis 57 qui s'opposent au passage des impuretés contenues dans le réservoir. L'organe de fermeture de valve 44 est prévu pour coopérer avec l'orifice de remplissage 20 qui constitue un siège de valve. Lorsque les différents composants du mécanisme d'obturation sont dans leur position normale de repos illustrée à la figure 1, l'intérieur 24 du boîtier 12 communique en permanence avec l'intérieur 26 du réservoir par les trous 56 et par l'orifice de remplissage 20. Cette position correspond à celle schématisée à la figure 5A dans laquelle la surface S du carburant contenu dans le réservoir est sensiblement horizontale, le niveau N du carburant dans le boîtier 12 étant égal au niveau du carburant à l'extérieur du boîtier. Lorsque le boîtier 12 subit une inclinaison par rapport à la verticale, ou lorsque la bille formant masse d'inertie est soumise à une accélération transversale, par exemple vers la droite en considérant les figures 1 et 2, la bille se déplace à l'intérieur du bol 38 dont la surface concave sphérique constitue une rampe qui provoque une montée de la bille dont le centre se déplace depuis sa position de repos C vers sa position active C'. Ce déplacement vertical vers le haut du centre de la bille 40 a pour effet de provoquer le déplacement vertical vers le haut, d'une même hauteur, du disque d'actionnement 48 et donc de l'organe de fermeture de valve 44 qui vient obturer l'orifice de remplissage 20. Dans cette position d'obturation de l'orifice de remplissage 20, le volume de carburant contenu dans le boîtier 12 ne peut plus varier, et ceci malgré l'inclinaison de la surface du carburant S à l'intérieur du réservoir comme on peut le voir aux figures 5B ou 5C. Le niveau moyen N du carburant à l'intérieur du boîtier 12 reste donc constant et ceci quelle que soit la durée des mouvements perturbateurs du carburant à l'intérieur du réservoir. On décrira maintenant la variante de réalisation illustrée à la figure 3. Le fond du capuchon en forme de bol 38 est ici constitué par une portion grillagée à l'intérieur de laquelle est reçue la bille 40. Cette conception permet le passage du carburant à l'intérieur du capuchon 32 mais empêche l'introduction d'impuretés pouvant à la longue empêcher le fonctionnement correct du dispositif. Le nettoyage du tamis constitué par la portion grillagée 38 est effectué par les mouvements du carburant. Le capuchon 32 prend appui contre le fond 28 du réservoir par l'intermédiaire d'une collerette 58 ajourée pour permettre l'entrée du carburant. On décrira maintenant la variante de réalisation illustrée à la figure 4. Dans cette variante, c'est le fond 18 du boîtier 12 qui constitue la pièce creuse en forme de bol 38, la bille 40 étant disposée à l'intérieur du boîtier 12. L'organe de fermeture de valve 44 est réalisé venu de matière avec une membrane déformable élastiquement 60 qui est fixée par l'intermédiaire de son bord périphérique 62 sur un épaulement radial interne 64 formé à la base 34 du boîtier 12. La membrane élastique 60 est conçue de manière à solliciter élastiquement en permanence l'organe de fermeture de valve 44 vers le haut, c'est-à-dire selon une direction correspondant à l'obturation de l'orifice de remplissage 20. L'orifice de remplissage 20 communique avec l'extérieur du boîtier 12 par l'intermédiaire de trous radiaux 56, protégés par des tamis 57 contre les impuretés du réservoir. Le disque 48 de déplacement de l'organe de fermeture de valve 44 en fonction des déplacements de la bille 40 est également agencé à l'intérieur 24 du boîtier 12 et il est rendu solidaire, par exemple par emboîtement élastique, de l'organe 44, sa face supérieure 46 constituant le siège de repos pour la bille 40. La masse de la bille 40 est telle que, dans sa position normale de repos illustrée à la figure 4, elle sollicite l'organe de fermeture de valve 44 vers sa position de repos ouverte dans laquelle la face inférieure 54 du disque d'actionnement 48 prend appui contre la face interne du fond 18 par l'intermédiaire de pieds 66 qui ménagent un jeu entre la face inférieure 54 et la portion en vis à vis du fond 18 afin d'assurer une communication entre l'intérieur du boîtier 12 et l'orifice de remplissage 20. On comprend aisément que lorsque la bille se déplace latéralement en dehors du siège constitué par le disque d'actionnement 48, l'effort élastique exercé par la membrane 60 provoque automatiquement le déplacement verticalement vers le haut de l'organe de fermeture de valve 44 et ainsi l'obturation de l'orifice de remplissage 20. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits. Il est par exemple possible de former la plus grande partie des moyens formant rampes sur la face inférieure du disque d'actionnement 48 en conférant à cette dernière un profil conique ou sphérique tandis que la bille roule sur une surface plane ou quasiment plane. Selon des techniques connues, le dispositif de mesure 10 comporte bien entendu des moyens associés au flotteur 14 pour détecter la position verticale de ce dernier par rapport au boîtier 12 et en déduire le niveau de carburant dans le réservoir. Le flotteur peut par exemple constituer à cet effet l'organe transducteur du dispositif de détection électromagnétique.