FR2975487A1

FR2975487A1 - Capteur de niveau de liquide

Info

Publication number: FR2975487A1
Application number: FR1154245A
Authority: FR
Inventors: Patrice Marx
Original assignee: Delphi Automotive Systems Luxembourg SA
Current assignee: BorgWarner Luxembourg Automotive Systems SA
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2012-11-23
Anticipated expiration: 2031-05-16
Also published as: FR2975487B1

Abstract

Un capteur de niveau (54) de liquide dans un réservoir (10) à carburant comprenant un levier pivotant autour de l'une de ses extrémités, le pivot étant fixe par rapport au réservoir (10), un flotteur (18) fixé au levier (16), le flotteur flottant naturellement à la surface (S) du liquide (12), le levier pivotant en fonction du niveau de liquide dans le réservoir, un clinomètre (34) fixe par rapport au réservoir, et délivrant un premier signal (S1) fonction de l'angle (al) d'inclinaison du réservoir par rapport à l'horizontale (H), un second clinomètre (48) déterminant l'angle (a2) entre le levier et l'horizontale (H) et délivrant un second signal (S2) fonction de l'angle (a2). Les deux clinomètres (34, 48) sont connectés à une unité de commande (52) apte à déterminer le niveau de liquide dans le réservoir en fonction du premier signal (S1) et du second signal (S2).

Description

DP-319660/MA

Capteur de niveau de liquide DOMAINE TECHNIQUE L'invention est relative à un capteur de niveau de liquide dans un réservoir, le capteur étant du type à levier pivotant. L'invention est également relative à un module de pompage comprenant un capteur de niveau à levier pivotant. Enfin l'invention concerne également une méthode de détermination de la quantité de liquide dans un réservoir.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION La quasi-totalité des réservoirs à liquide est équipée de capteur de niveau. Cet équipement est d'autant plus indispensable que le niveau de liquide varie au cours de l'utilisation. Lorsqu'il s'agit de déterminer le niveau de liquide dans un réservoir immobile, un capteur de niveau des plus simples, du genre capteur à flotteur tel que ceux de chasse d'eau de WC délivre une information suffisante. Un capteur de niveau très fréquemment utilisé dans les véhicules, notamment pour informer l'utilisateur de la quantité de carburant restant dans le réservoir, est du type à levier pivotant et flotteur. Un tel capteur est présenté dans US 2010/0223993 par Shimizu et al. Le capteur d'angle est du type stator fixe et rotor lié au levier pivotant. Un inconvénient récurant de ces dispositifs réside dans la difficulté de maintenir une étanchéité parfaite de sorte que le carburant ne vienne pas en contact avec un composant électrique. Dans EP 1437580, Okoda et al. proposent d'utiliser un capteur à aimant, l'aimant étant solidaire du bras pivotant et la rotation de l'aimant étant enregistrée au travers d'une cloison fermée par un capteur. En désolidarisant physiquement le stator du rotor, l'étanchéité est assurée au prix d'un montage mécanique complexe et onéreux requérant de nombreuses pièces.

Une deuxième difficulté s'ajoute à celle de l'étanchéité. Dès lors que le réservoir peut bouger notamment s'il équipe un véhicule dont l'assiette varie en fonction de l'utilisation. C'est par exemple le cas d'un bateau donnant de la bande, d'un avion subissant des mouvements de roulis ou de tangage, d'une voiture roulant sur une route de montagne, d'un véhicule utilitaire dont l'assiette varie en fonction de son chargement ou encore le cas d'une moto pouvant n'avoir à transporter que le pilote ou bien deux personnes et des bagages. Dans tous ces cas l'information délivrée par le capteur angulaire doit être corrigée en fonction de l'écart que fait le véhicule avec son assiette de référence. Pour ce faire des capteurs de niveau de type à levier pivotant et flotteur pourvus de deux capteurs ont été développés. Dans le brevet US 5072615, Nawrocki propose de corriger l'information du détecteur de niveau avec celle d'un clinomètre fixé au réservoir. Le clinomètre indique la variation entre l'assiette du véhicule et l'horizontale, alors qu'un capteur angulaire ordinaire mesure l'angle de pivotement du levier. Les deux informations étant traitées dans une unité de commande elle-même délivrant l'information souhaitée. Il demeure important de proposer des capteurs de niveau de liquide qui soient précis, fiables, simples, parfaitement étanches et peu couteux.

RESUME DE L'INVENTION La présente invention résous les problèmes ci-dessus mentionnés en proposant un capteur de niveau selon la revendication 1. L'invention propose également un module de pompage et une méthode de détermination du niveau de liquide. Plus précisément l'invention est relative à un système de mesure du niveau de liquide prévu pour être agencé dans un réservoir, notamment un réservoir à carburant de véhicule, mais également un réservoir à lave-glace ou à tout autre liquide. Le capteur comprend un levier pivotant autour de l'une de ses extrémités, le point pivot étant fixe par rapport au réservoir, un flotteur fixé au levier, le flotteur flottant à la surface libre du liquide et le levier pivotant en fonction du niveau de liquide dans le réservoir. Le système de mesure comprend également un premier clinomètre fixe par rapport au réservoir, le premier clinomètre délivrant un premier signal fonction de l'angle d'inclinaison du réservoir par rapport à l'horizontale, et un capteur d'angle délivrant un second signal fonction de l'angle de pivotement du levier. Le premier clinomètre et le capteur sont connectés à une unité de commande apte à déterminer le niveau de liquide dans le réservoir en fonction du premier signal et du second signal. Le capteur d'angle est un second clinomètre déterminant l'angle entre le levier et 1' horizontale.

Le second clinomètre est fixé sur le levier pivotant, à distance du point pivot. Il peut éventuellement être dans le flotteur. Les déplacements du levier sont généralement limités à une rotation autour d'un axe d'articulation.

L'invention est également relative à un module de pompage de liquide prévu pour être agencé dans un réservoir. Le module comprend un carter délimitant un volume intérieur, le carter étant prévu pour être immergé dans le réservoir, le carter étant pourvu d'un couvercle, l'ensemble étant prévu pour être fixé au réservoir, une pompe hydraulique placée dans le carter, un capteur de niveau à levier pivotant et flotteur. Le capteur est de plus pourvu de deux clinomètres agencés de sorte à respectivement délivrer des signaux correspondants à l'angle d'inclinaison du réservoir relativement à l'horizontale et, l'angle d'inclinaison du levier relativement à l'horizontale. Le premier clinomètre peut-est fixé sur le couvercle et le second clinomètre au levier.

Le levier pivote autour d'une articulation entièrement extérieure au carter. Ainsi l'étanchéité du volume intérieur au carter n'est pas compromise. L'invention est également relative à une méthode de détermination du niveau de liquide dans un réservoir, la méthode comprenant les étapes de pourvoir le réservoir d'un capteur de niveau à deux clinomètres tel que précédemment décrit, de pourvoir une unité de commande apte à recevoir et traiter les signaux des deux clinomètres de sorte à déterminer en fonction des deux signaux la quantité de liquide restant dans le réservoir. L'étape de détermination de la quantité de liquide peut correspondre à calculer l'angle fait par le levier relativement au réservoir en corrigeant l'information délivrée par le second clinomètre avec celle délivrée par le premier clinomètre puis à rechercher sur une échelle de référence la quantité de liquide correspondant à l'angle calculé. Alternativement, la détermination de la quantité de liquide peut correspondre à rechercher dans une table de référence la quantité de liquide correspondant au couple de valeurs délivré par les premier et second signaux.

DESCRIPTION DES FIGURES Un mode de réalisation de l'invention est maintenant décrit par l'intermédiaire des figures suivantes.

La Figure 1 est une vue schématique d'ensemble représentant un réservoir à carburant dont le niveau est détecté par un capteur réalisé selon l'invention. L'assiette du réservoir est horizontale. La Figure 2 est identique à la Figure 1 à cela près que le réservoir n'est pas horizontal. La Figure 3 est une isométrique vue d'un module de pompage pourvu d'un capteur selon l'invention, le levier étant incliné. La Figure 4 identique à la Figure 3 à cela près que le levier est sensiblement horizontal.

DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PRÉFÉRÉS La Figure 1 représente, dans un repère naturel horizontal H vertical V, un réservoir 10 de liquide, par exemple un réservoir de carburant de véhicule à moteur. Le réservoir 10 est à son assiette normale horizontale H et, la surface libre du liquide 12 est horizontale. Un module de pompage 14 est fixé à l'intérieur du réservoir 10 et un levier 16 pivotant équipé d'un flotteur 18 est articulé par rapport au module 14. Le flotteur 18 flotte à la surface S du liquide, le levier 16 est alors incliné d'un angle a2 par rapport à l'horizontale H. Dans la Figure 2, le réservoir 10 est incliné d'un angle al par rapport à l'horizontale H, et donc par rapport à la configuration de la Figure 1. Le liquide 12 intérieur au réservoir 10 conserve naturellement sa surface libre S horizontale. Le flotteur 18 flotte à la surface S du liquide, le levier est alors incliné a'2 différent de a2. Les Figures 3 et 4 représentent le module de pompage 14 des Figures 1 et 2 dans deux configurations différentes, le levier étant incliné vers le haut dans la Figure 3 et horizontal en Figure 4. Le module 14 comprend un carter 20 définissant un volume intérieur 22, une pompe hydraulique 24 étant fixée à l'intérieur du carter 20. Le carter 20 est surmonté d'un couvercle 26 comprenant une platine plane 28 qui se pose sur le carter 20 et le ferme. La platine 28 est pourvue d'une calotte 30 formant un logement dans lequel est placé une carte électronique 32 de commande du module 14. Entre autres composants, la carte électronique 32 comprend un premier clinomètre 34. Un clinomètre, également parfois dénommé « inclinomètre », est un instrument destiné à mesurer une inclinaison par rapport à l'horizontale. Le niveau à bulle des maçons est une forme de clinomètre. Le premier clinomètre 34 de l'invention présente délivre un premier signal S1 à une unité de commande 52 (connexion schématisée). Le premier signal S1 correspondant à l'angle d'inclinaison al fait par le réservoir 10 relativement à l'horizontale H. Alternativement au mode de réalisation représenté, le premier clinomètre 34 pourrait être fixé à un autre endroit que sur le dessus de la calotte 30. Il pourrait être fixé au réservoir 10, ou encore ailleurs tant qu'il ne se déplace pas relativement au réservoir 10. Le signal S1 peut être utilisé pour toutes fonctions nécessitant l'information « inclinaison du véhicule par rapport à l'horizontale » notamment, les fonctions de sécurité active telles que l'ESP (Electronic Stability Program). Par ailleurs, le levier 16 pivotant est articulé relativement au carter 20. Le levier 16 est typiquement une tige métallique qui comprend une première partie proche du carter 20 qui forme le gond d'une charnière 42, et une seconde partie 44 s'étendant perpendiculairement au gond jusqu'à une extrémité distale où est fixée le flotteur 18. La charnière 42, autour de laquelle pivote le levier 16, est formée par un alésage horizontal sensiblement tangentiel à la paroi du carter 20 et réalisé dans l'épaisseur même de cette paroi, ou bien comme représenté dans une excroissance du carter 20. L'alésage constitue la partie fixe de la charnière 42 dans lequel est enfilé le gond qui est libre d'y tourner selon l'axe A de l'alésage. Le flotteur 18 peut être une poche en plastique fermée remplie d'air ou d'un matériau dont la densité est inférieure à celle du liquide 12 contenu dans le réservoir 10. On connait pour d'autres applications des flotteurs en bois ou en polystyrène expansé. De multiples alternatives peuvent être envisagées pour la réalisation du levier 16 et du flotteur 18 notamment la réalisation d'un ensemble intégré levier et flotteur. Un second clinomètre 48 est fixé sur le levier 16, en un lieu intermédiaire entre la charnière 42 et le flotteur 18. Le second clinomètre 48 est également électriquement connecté (connexion non représentée) à l'unité de commande 52 et il délivre un second signal S2 correspondant à l'angle d'inclinaison a2 fait par le levier relativement à l'horizontale H. Le second clinomètre 48 est fixé dans un boitier 50 plat en plastique, lequel comprend deux parties sensiblement symétriques qui se referment l'une contre l'autre autour d'une portion du levier 16, et s'accrochent l'une à l'autre de sorte que l'ensemble soit fixé au levier 16. Une fois refermé le boitier 50 plat constitue une poche étanche à l'intérieur de laquelle est fixé le second clinomètre 48. Ce mode de fermeture et d'accrochage, le « clippage », est bien connu de tous ceux qui conçoivent des fermoirs automatiques. Bien sur, d'autres modes de fixations du second clinomètre 48 sur le levier 16 sont envisageables tels des moyens faisant intervenir des éléments mécaniques, vis ou brides ou encore des moyens par collage. Le second clinomètre 48 peut être placé à n'importe quel endroit du levier 16 dès lors que cet endroit s'incline en fonction du niveau de liquide 12 dans le réservoir 10. Il peut notamment être placé dans le flotteur 18, en bout de levier 16, De plus, le boitier 50 contenant le second clinomètre 48 peut lui-même constituer le flotteur 18. Une configuration représentée sur les Figures montre que le boitier 50 contenant le second clinomètre 48 est carré et que la tige constituant le levier 16 est tordue de sorte à former un logement carré tel que le boitier 50 se place et se clippe facilement dans ce logement. La configuration de la Figure 3 présente le module 14 avec le levier 16 incliné correspondant à une configuration adoptée lorsque le réservoir 10 est plein. Dans la Figure 4 le levier 16 est horizontal indiquant que le niveau du liquide 12 a baissé dans le réservoir 10.

Les premiers S1 et second S2 signaux émis respectivement par le premier 34 et le second 48 clinomètre sont reçus dans l'unité de commande 52 et y sont utilisés dans le calcul de la quantité de liquide 12 restant dans le réservoir. Par exemple, les deux signaux S1, S2, peuvent être combinés de sorte à déterminer l'angle fait par le levier avec le réservoir 10 et en déduire le niveau de liquide 12. Les deux angles al, a2, peuvent également être les deux entrées d'une fonction à deux paramètres. Le mode de réalisation représenté sur les figures, et ci-dessus décrit, indique un levier 16 limité dans ses pivotements à une rotation dans un plan. Un mode de réalisation dans lequel le levier 16 pivote autour d'un point peut aisément être envisagé. Un tel mode de réalisation peut être intéressant car n'importe quel véhicule, par exemple une voiture, peut rouler en montagne donc penché vers le haut ou le bas, tout en étant penché sur le côté pour des questions relatives au chargement même du véhicule. L'algorithme de détermination de la variation du niveau de liquide 12 dans le réservoir 10 sur la base des signaux S1, S2, reçus des deux clinomètres 34, 48, restant similaire. Dans le module représenté, l'articulation 42 du levier 16 est placée en bas du carter 20 du module 14. Il va de soit que l'articulation 42 peut être placée à n'importe quel niveau dès lors que le levier 16 pivote en fonction des variations du niveau de liquide 12 et qui le second clinomètre 48 signalent des angles différents. Dans un mode de réalisation préféré ci-dessus présenté, le levier 16 est intégré au module pompe 14. Cependant du point de vue du fonctionnement le capteur de niveau 54 constitué des deux clinomètres 34, 38, fournissant respectivement les signaux S1, S2, à l'unité de commande 52 est indépendant du module 14. Le levier 16 pourrait tout à fait être indépendant et monté pivotant au fond du réservoir 10, le premier clinomètre 34 étant distant du réservoir 10 mais immobile par rapport à lui, les deux clinomètres 34, 48, communiquant avec l'unité de commande 52 également distante de l'ensemble. Les connexions non représentées entre les clinomètres 34, 48, et l'unité de commande 52 peuvent être réalisées par câblage ou par liaison sans fil selon les technologies choisies.

Claims

REVENDICATIONS1. Système de mesure du niveau (54) de liquide (12) dans un réservoir (10), notamment un réservoir à carburant de véhicule, le capteur (54) comprenant : un levier (16) pivotant autour de l'une de ses extrémités, le point pivot étant fixe par rapport au réservoir (10), un flotteur (18) fixé au levier, le flotteur (18) flottant à la surface (S) du liquide (12) et le levier (16) pivotant en fonction du niveau de liquide (12) dans le réservoir (10), un premier clinomètre (34) fixe par rapport au réservoir (10), le premier clinomètre (34) délivrant un premier signal (Sl) fonction de l'angle (al) d'inclinaison du réservoir (10) par rapport à l'horizontale (H), un capteur d'angle (48) délivrant un second signal (S2) fonction de l'angle (a2) de pivotement du levier (16), le premier clinomètre (34) et le capteur (48) étant connectés à une unité de commande (52) apte à déterminer le niveau de liquide (12) dans le réservoir (10) en fonction du premier signal (Sl) et du second signal (S2), caractérisé en ce que le capteur d'angle (48) est un second clinomètre déterminant l'angle (a2) entre le levier (16) et l'horizontale (H).
2. Système de mesure du niveau de liquide (54) selon la revendication 1 dans lequel le second clinomètre (48) est fixé sur le levier pivotant (16), à distance du point pivot.
3. Système de mesure du niveau de liquide (54) selon une des revendications précédentes dans lequel le second clinomètre (48) est dans le flotteur (18). 30
4. Système de mesure du niveau de liquide (54) de niveau selon une des revendications précédentes dans lequel les déplacements du levier sont limités à une rotation autour d'un axe d'articulation (A). 825
5. Module de pompage (14) de liquide (12) prévu pour être agencé dans un réservoir (10), le module (14) comprenant : un carter (20) délimitant un volume intérieur (22), le carter (20) étant prévu pour être immergé dans le réservoir (10), le carter (20) étant pourvu d'un couvercle (26), l'ensemble étant prévu pour être fixé au réservoir (10), une pompe (24) hydraulique placée dans le carter (20), le module (14) étant caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un système de mesure du niveau de liquide (54) selon une quelconque des revendications 10 précédentes.
6. Module de pompage (14) selon la revendication 5 dans lequel le premier clinomètre (34) est fixé sur le couvercle (26) et le second clinomètre (48) est fixé au levier (16).
7. Module de pompage (14) selon une des revendications 5 ou 6 dans lequel le levier (16) pivote autour d'une articulation (42) entièrement extérieure au carter (20). 20
8. Méthode de détermination du niveau de liquide (12) dans un réservoir (10), la méthode comprenant les étapes suivantes : - pourvoir le réservoir d'un capteur (54) de niveau à deux clinomètres (34, 48) selon une quelconque des revendications précédentes, - pourvoir une unité de commande (52) apte à recevoir et traiter les 25 signaux (Si, S2) des deux clinomètres (34, 48) de sorte à - déterminer en fonction des deux signaux (Sl, S2) la quantité de liquide (12) restant dans le réservoir (10).
9. Méthode selon la revendication 8 dans laquelle l'étape de 30 détermination de la quantité de liquide (12) correspond à : 1510 - calculer l'angle fait par le levier (16) relativement au réservoir (10) en corrigeant l'information (S2) délivrée par le second clinomètre (48) avec celle (S 1) délivrée par le premier clinomètre (34) puis à, - rechercher sur une échelle de référence la quantité de liquide (12) correspondant à l'angle calculé.
10. Méthode selon la revendication 8 dans laquelle l'étape de détermination de la quantité de liquide correspond à : - rechercher dans une table de référence la quantité de liquide (12) correspondant au couple de valeurs délivrés par les premier (Si) et second (S2) signaux.