Brevet FR2842900A1 — publié le 20040130

i La présente invention concerne une pige de mesure de hauteur. Dans nombreuses applications, notamment dans le domaine automobile, il est nécessaire de mesurer la hauteur séparant deux points disposés l'un au-dessus de l'autre. En particulier, il est nécessaire pour contrôler la géométrie des véhi5 cules automobiles de déterminer la hauteur entre la caisse du véhicule et la surface d'appui des pneumatiques. Pour déterminer de telles hauteurs, il est possible d'utiliser un mètre à ruban ou une pige constituée d'une règle graduée sur pied. Il est connu également d'utiliser d'autres piges plus complexes consti10 tuées d'éléments mécaniques mobiles déplacés entre le sol et l'élément dont l'écart de hauteur doit être mesuré. Le déplacement est mesuré par un potentiomètre ou un capteur angulaire et permet de déduire l'écart de hauteur à mesurer. Ces différents dispositifs de mesure sont d'un usage peu commode du fait des pièces mobiles qu'ils comportent. L'invention a pour but de proposer une pige permettant une mesure de hauteur évitant le recours à un mécanisme complexe à pièces mobiles. A cet effet, l'invention a pour objet une pige de mesure de hauteur, caractérisée en ce qu'elle comporte d'une part un corps tubulaire définissant un premier et un second points de mesure dont la différence d'altitude doit être mesurée, lequel corps tubulaire délimite une chambre étanche emplie d'un liquide de densité connue, et d'autre part, un capteur de pression propre à mesurer la pression du liquide dans la chambre en un point donné, et en ce qu'elle comporte des moyens de calcul de la différence de hauteur entre les premier et second points de mesure à partir de la pression mesurée et de la densité connue du liquide. Suivant un mode particulier de réalisation, la pige de mesure comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes - le corps tubulaire est déformable. - le corps tubulaire est formé sur l'essentiel de sa longueur d'un tuyau souple; - le corps tubulaire présente, au premier point de mesure, une forme de calotte sphérique; - le capteur de pression est un capteur de pression absolue; - le capteur de pression est un capteur de pression différentielle; - elle comporte, au second point de mesure, un pied de support de la pige; - le corps tubulaire définit une forme générale d'hélice; - elle comporte des moyens de détermination d'une position de calibrage du corps tubulaire et des moyens de calibrage des moyens de calcul à partir de la position du corps tubulaire, de la position de calibrage et de la pression mesurée avec le corps tubulaire dans ladite position de calibrage et - le corps tubulaire présente, en un point donné, une membrane souple assurant une mise à la pression atmosphérique du liquide contenu dans la chambre au niveau de ladite membrane. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description -qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant au dessins sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique avec arrachement partiel d'une pige de mesure selon l'invention dans un premier état; - la figure 2 est une vue à plus grande échelle en coupe de la tête de la pige de la figure 1; - la figure 3 est une vue identique à celle de la figure 1, avec la pige dans un deuxième état; - la figure 4 est une vue en perspective d'une variante de réalisation d'une pige selon l'invention; - la figure 5 est une vue partielle en perspective d'un dispositif de contrôle de la géométrie d'un véhicule intégrant une pige selon l'invention; - la figure 6 est une vue de dessus d'un détail du dispositif de la figure 5; et - la figure 7 est une vue identique à celle de la figure 6, la pige étant dans un autre état. La pige de mesure 10 selon l'invention comporte un corps tubulaire 12 délimitant une chambre étanche 14 emplie d'un liquide 16 de densité connue, un capteur 18 de mesure de la pression en un point donné de la chambre et un circuit 20 de traitement de la pression mesurée pour détermi5 ner une hauteur H à mesurer. Plus précisément, le corps tubulaire 12 est constitué essentiellement d'un tuyau 22 déformable, tel qu'un tuyau souple en matière plastique. Le tuyau 22 est prolongé à une première extrémité libre par un embout métallique 24. Celui-ci a une faible épaisseur et présente extérieure10 ment et intérieurement à son extrémité la forme d'une calotte sphérique, formant une tête 26. La tête 26 définit un premier point de mesure. Comme illustré à plus grande échelle sur la figure 2, l'embout 24 formant la tête 26 est percé au sommet de la calotte sphérique d'un orifice 24A permettant la mise en communication de l'intérieur et des deux côtés de la paroi de l'embout. Le tuyau 22 est obturé à sa première extrémité par une membrane très souple 27 maintenue à l'extrémité du tuyau par un collier 27A retenant la périphérie de la membrane pressée contre la surface latérale du tuyau 22. La membrane 27 constitue un opercule déformable permettant à la pression atmosphérique ambiante de s'appliquer sur le liquide 16 emplissant le tube, à sa première extrémité, de sorte que la pression, à l'extrémité du tuyau 22, est égale à la pression atmosphérique notée Patm. Le remplissage de la chambre étanche 14 est tel que la membrane 27 épouse la forme intérieure de l'embout 24 et présente une forme sensi25 blement complémentaire à la cavité définie à l'intérieur de l'embout 24. Ainsi, la distance en tout point de la partie sphérique de l'embout séparant la membrane de la surface extérieure de l'embout est sensiblement égale à e, e étant l'épaisseur de la paroi de l'embout 24. A son autre extrémité, le tuyau 22 est relié de manière étanche à une poche 28 délimitée dans un boîtier 30. Le boîtier 30 renferme le circuit de traitement 20 et présente un fond plat 32 délimitant une surface d'appui formant un pied de support de la pige propre à être appliqué sur une surface horizontale, et notamment le sol. Le fond plat 32 définit un second point de mesure. La hauteur H à mesurer est définie entre les premier et second points de mesure 26 et 32. En particulier, elle est égale à la différence d'altitude séparant ces deux points. Le tuyau 22 est relié au boîtier 30 suivant une direction s'étendant perpendiculairement à la surface d'appui 32. La chambre 14 délimitée par le tuyau 22 et la poche 28 est entièrement emplie de liquide 16 dont la densité est connue. Ce liquide est par exemple de l'eau. La poche 28 présente un fond 34 s'étendant généralement parallèlement à la surface d'appui 32. Le capteur de pression 18 est ménagé sur le fond 34 en regard de l'extrémité du tuyau 22. Il est adapté pour déterminer la pression sur le fond 34 de la poche 28. Le capteur 18 est relié à une unité de traitement d'informations 36 du circuit de traitement 20. Un afficheur 38 pour la mise à disposition de la hauteur mesurée H par la pige est également relié à l'unité de traitement d'information 36. En outre, l'unité 36 est reliée à une mémoire 40 et à un organe 42 de déclenchement pour la mémorisation d'une valeur mesurée. Chacun des éléments du circuit 20 est alimenté par une batterie non représentée. Suivant un premier mode de réalisation, le capteur 18 est un capteur de pression absolue de sorte que celui-ci détermine la somme des pressions qui s'exercent sur celui-ci. En particulier, le capteur détermine une pression indépendamment de la pression atmosphérique ambiante Patm. Dans ce cas, et lors de l'utilisation de la pige, le capteur 18 détermine une pression qui est égale à une pression de référence Pref augmentée de la pression due au poids de la colonne de liquide s'étendant au-dessus du capteur. La pression de référence Pref est la somme de la pression statique cor30 respondant à la réaction des membranes du capteur de pression dans le vide, de la réaction de la membrane 27 et de la pression atmosphérique Patm s'appliquant au travers de la membrane 27. Ainsi, la pression mesurée Pmes est égale à Pmes = Pref + pgh (formule 1), o p est la densité du liquide 16; g est l'accélération due à l'attraction terrestre (g = 9,8 m/s); et h la hauteur de la colonne de liquide au-dessus du capteur. La valeur H de la hauteur mesurée donnée sur l'afficheur 38 est égale à la distance séparant la base 32 de l'extrémité libre 26 du corps. Cette hauteur H est donnée par H = e + h1 + mes ref (formule 2) pg o e est la distance séparant la membrane 27 de la surface exté10 rieure de la calotte sphérique 26; et h1 est la hauteur séparant la base 32 du fond 34. Lors de son fonctionnement, l'unité de traitement d'informations est adaptée en continu pour calculer la hauteur H par application de la formule 2 précitée en fonction de la densité connue p du liquide 16, de la pression de référence connue Pref et de la pression Pmes mesurée par le capteur 18. La valeur de hauteur H calculée est affichée en permanence sur l'afficheur 38. L'unité de traitement d'informations 36 est en outre adaptée pour, lors de l'appui sur la touche 42, assurer la mémorisation de la valeur de hauteur calculée H et assurer un maintien de l'affichage de cette valeur sur l'afficheur 38, tant qu'une nouvelle pression sur l'organe 42 n'est pas appliquée. On conçoit qu'en posant le pied 32 de la pige sur le sol et en amenant la tête 26 de la pige en contact avec l'élément dont la hauteur est à mesurer, la hauteur h de la colonne d'eau varie, du fait de la déformation du tube 22 comme illustré sur la figure 3 et qu'en conséquence la pression Pmes mesurée par le capteur évolue. Ainsi, la hauteur H est déduite par application de la formule 2. Suivant une variante de réalisation, le capteur 18 est un capteur de pression différentiel, de sorte que ce capteur fournit une différence de pres30 sion entre la pression mesurée dans la chambre 12 à la position du capteur et la pression atmosphérique. Dans ce cas, la pression mesurée est égale à Pmes = Pref - Patm+ pgh o Patm est la pression atmosphérique. La hauteur calculée par l'unité de traitement d'informations 36 et mise à disposition sur l'afficheur 38 est alors obtenue par la formule: H = e +h+ Pmes -ref Pam pag On conçoit que la pige peut être utilisée simplement, puisqu'il convient seulement de disposer le pied 32 au niveau de référence et la tête de mesure 26 au niveau de l'élément dont la hauteur doit être mesurée, ce positionnement conduisant à une déformation du tube et à une modification de la pression mesurée par le capteur 18. Des hauteurs négatives peuvent être déterminées lorsque la tête 26 est amenée à un niveau inférieur au pied 32. La présence d'une tête 26 en forme de calotte sphérique permet d'appliquer la tête de la pige suivant n'importe quelle orientation. La hauteur entre le liquide et la position de l'élément à mesurer étant constante et égale à l'épaisseur e de la calotte sphérique. En variante et comme illustré sur la figure 4, le corps tubulaire 12 est délimité par un tuyau souple 50 présentant généralement la forme d'une hélice déformable, c'est-à-dire la forme générale d'un ressort à boudin. Le recours à un tuyau en hélice permet une grande déformation du corps et ainsi d'obtenir un grand débattement entre le pied et la tête de la pige. Quelle que soit la forme générale du corps tubulaire et afin de rigidifier celui-ci, le corps tubulaire est avantageusement recouvert d'un feuillard en acier inoxydable, limitant la flexibilité élastique du corps tubulaire. Suivant encore une variante de réalisation illustrée sur les figures 5 à 7, la pige de mesure de hauteur 100 est intégrée dans un dispositif 102 de contrôle de géométrie d'un véhicule. Un tel dispositif est connu en soi et est décrit notamment dans le brevet FR-2.469.696. Il comporte au moins deux têtes de mesure 104, chacune associée à une roue d'un véhicule non représenté. Chaque tête comporte une poutre 106 s'étendant horizontalement. Les autres extrémités des deux poutres sont équipées chacune d'un capteur angulaire 107A, 107B reliés l'un à l'autre par un organe de traction élastique 107. Chaque tête de mesure 104 est équipée d'un capteur angulaire relié à une tête de mesure non représentée associée à une autre roue par un organe de traction élastique 108A, 108B. Chaque tête comporte un axe de rotation 108 généralement horizon5 tal sur lequel vient se fixer un étrier non représenté de liaison à une jante d'une roue de véhicule automobile. En outre, chaque tête de mesure 104 est équipée de moyens de mesure de l'angle de rotation de la tête autour de l'axe 108 par rapport à la verticale définie par l'attraction terrestre. De tels moyens de mesure sont décrits par exemple dans la demande de brevet FR-2.484.632. Dans ce mode de réalisation, le capteur de pression 118 de la pige est disposé à une distance connue au-dessous de l'axe de rotation 108 de la tête de mesure. Le corps de la pige est constitué d'un tuyau souple 120. L'extrémité du tuyau équipée du capteur est solidaire du boîtier de la tête de mesure, alors que la tête 126 de la pige constitue une extrémité libre du tuyau. La tête 126 est avantageusement équipée d'un embout métallique. Au repos et comme illustré sur la figure 5, l'embout métallique est reçu entre deux mors 130 (figure 6) électriquement conducteurs prévus sur la poutre 106. Ces deux mors sont reliés à l'unité de traitement d'informations 36 de la pige. Les deux mors sont élastiquement déformables et sont propres à assurer un enclenchement élastique de l'embout métallique prévu à la tête 126. Lorsque l'embout formant la tête est reçu entre les deux mors et y est maintenu par élasticité, le corps de la pige s'étend généralement horitontalement le long de la poutre. Le tuyau souple 120 est alors tendu. L'unité de traitement d'informations est adaptée pour détecter la présence de la tête conductrice entre les deux mors par exemple par circulation d'un courant d'un mors à l'autre et pour effectuer un calibrage de la pige lorsque le tuyau de celle-ci est totalement tendu horizontalement. La valeur de la hauteur mesurée est fixée à zéro lorsque la pige est dans la position horizontale décrite précédemment. En variante, et dans le cas o la pige est maintenue avec sa tête emprisonnée entre les deux mors alors que celle-ci n'est pas rigoureusement horizontale, mais que la pige est étendue, la présence de moyens de mesure de l'angle de rotation de la tête de mesure 104 permet de déduire la hauteur de la tête de la pige par rapport au capteur, à partir de la pression mesurée, de la longueur de la pige étendue et de l'angle de rotation. Ainsi, l'origine de mesure peut être déterminée à partir de la hauteur mesurée lorsque la pige est étendue en étant légèrement inclinée. Suivant une autre variante, deux mesures d'angle et de pression peu10 vent être réalisées sous deux angles d'inclinaison différents de la pige étendue. La tige peut ainsi être calibrée en deux points à savoir une valeur d'origine de mesure (zéro) et un fond d'échelle. Sur la figure 7, la pige de mesure de hauteur est représentée dans un état différent, la tête étant dégagée des mors 130 et orientée vers le haut pour mesurer une hauteur entre la calotte sphérique et le capteur de pression 108. REVENDICATIONS 1. Pige de mesure de hauteur (10; 100), caractérisée en ce qu'elle comporte d'une part un corps tubulaire (12) définissant un premier et un second points de mesure (26, 32) dont la différence d'altitude doit être mesu5 rée, lequel corps tubulaire (12) délimite une chambre étanche (14) emplie d'un liquide (16) de densité connue, et d'autre part, un capteur de pression (18) propre à mesurer la pression du liquide dans la chambre (16) en un point donné, et en ce qu'elle comporte des moyens de calcul (36) de la différence de hauteur entre les premier et second points de mesure (26, 32) à partir de la pression mesurée et de la densité connue du liquide. 2. Pige de mesure selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps tubulaire (12) est déformable. 3. Pige de mesure selon la revendication 2, caractérisée en ce que le corps tubulaire (12) est formé sur l'essentiel de sa longueur d'un tuyau sou15 pie (22). 4. Pige de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps tubulaire (12) présente, au premier point de mesure, une forme de calotte sphérique (26). 5. Pige de mesure selon l'une quelconque des revendications précé20 dentes, caractérisée en ce que le capteur de pression (18) est un capteur de pression absolue. 6. Pige de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le capteur de pression (18) est un capteur de pression différentielle. 7. Pige de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte, au second point de mesure, un pied (32) de support de la pige. 8. Pige de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps tubulaire (12) définit une forme gé30 nérale d'hélice (50). 9. Pige de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de détermination d'une position de calibrage du corps tubulaire (12) et des moyens de cali- brage des moyens de calcul (36) à partir de la position du corps tubulaire (12), de la position de calibrage et de la pression mesurée avec le corps tubulaire (12) dans ladite position de calibrage. 10. Pige de mesure selon l'une quelconque des revendications pré5 cédentes, caractérisée en ce que le corps tubulaire présente, en un point donné, une membrane souple (27) assurant une mise à la pression atmosphérique du liquide (16) contenu dans la chambre au niveau de ladite membrane (27). 11. Dispositif de contrôle de la géométrie d'un véhicule comportant au moins une tête de mesure (104) de la géométrie propre à être solidarisée à une roue du véhicule et au moins une pige de mesure de hauteur (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, laquelle pige est solidarisée à la tête de mesure (104).