Brevet FR2088449A1 — publié le 19720107

La présente invention est relative à des mécanismes pour la détection des forces d'accélération , et en particulier à des mécanismes détecteurs dans lesquels me bille à inertie en un matériau magnétique électriquement conducteur est placée dans un 5 boitier à l'intérieur duquel elle peut se déplacer entre une position de repos et une position dans laquelle elle relie électriquement deux organes de contact sous l'action d'une force d'accélération donnée agissant sur elle pendant un temps donné, le mouvement de la bille à partir de sa position de repos s'effectuant contre 10 une force magnétique exercée par un aimant monté au dessous d'elle dans la position de repos. Un mécanisme de ce genre est décrit dans le brevet Etats Unis N° 2 890 303 au nom de Clurman .11 est constitué par un contac teur cylindrique à inertie, sensible aux forces d'accélération per-15 pendiculaires à son axe longitudinal, qui reprend automatiquement sa position initiale lorsque les forces d'accélération disparaissent .Dans ce contacteur, l'organe mobile à inertie est une bille maintenue au moyen d'un aimant sur un siège situé au centre d'une cavité conique.Lorsqu'une force d'accélération suffisante est appli 20 quée perpendiculairement à l'axe longitudinal du contacteur, la bil le sort de son siège, roule sur la pente du cône et vient fermer un circuit électrique, en prenant contact à la fois avec la surface au sommet de la cavité et avec un autre organe de contact. Ce contacteur présente l'inconvénient que, du fait du 25 retour automatique à la position initiale, sa caractéristique de réponse aux accélérationsne le rend pas assez sûr pour servir de mécanisjne déclencheur dans un dispositif de protection contre les chocs à coussin gonflable pour véhicules automobiles. Dans de tels dispositifs, le mécanisme détecteur ne doit pas être sensible aux 30 mouvements de la voiture dus au mauvais état de la route, ou à un freinage brusque, mais il doit fonctionner, et fonctionner très vite, quand la voiture entre en collision.il est par suite nécessaire que l'organe à inertie utilisé soit suffisamment massif, et soit freiné par un aimant assez puissant pour qu'il faille une accéléra-35 tion très intense pour que l'organe mobile quitte sa position de repos.Mais une fois qu'il a commencé à se déplacer sous l'effet de ces forces d'accélération élevées, la résistance à son mouvement, due aux frottements et à la pesanteur, doit être aussi faible que possible. 40 Pour résoudre ce problème, selon la présente invention} 71 16668 2088449 l'un des contacts électriques est une surface plane entourant la position de repos de la bille à inertie, surface sur laquelle la bille doit rouler sur une distance prédéterminée avant de fermer le circuit électrique entre ladite surface plane et un ou plusieurs 5 doigts flexibles élastiques électriquement conducteurs, s'étendant radialement à partir d'une pièce annulaire audessus de la surface plane, la flexibilité des doigts étant telle que chacun d'entre eux lorsqu'il est fléchi par la bille à inertie exerce sur celle-ci une poussée élastique suffisante pour la renvoyer à sa position de repos, lorsque la force prédéterminée d'accélération a disparue.Dans le mécanisme détecteur suivant l'invention, les doigts flexibles et élastiques assurent le retour automatique de la bille à inertie à sa position de départ, sans entraîner de résistances superflues de frottement et de gravitation au mouvement de la bille à inertie sur la-15 dite surface plane. Dans un mécanisme détecteur préféré conforme à l'invention le boitier dans lequel se déplace la bille est cylindrique, la surface plane a une forme circulaire et est perpendiculaire à l'axe de symétrie dudit boitier, la position de repos de l'organe à inertie 20 se trouvant en son centre et le bord externe du second organe de contact a la forme d'un anneau, d'où partent radialement des doigts flexibles élastiques. Suivant une caractéristique de ce mode de réalisation préféré du détecteur suivant l'invention, la bille est appliquée par 25 un flux magnétique sur un siège porté par une surface plane, et peut se déplacer radialement par rapport à ce siège sous l'effet d'une force d'accélération d'une valeur prédéterminée, agissant pendant un temps prédéterminé , jusqu'à son entrée en contact élastique avec la portion médiane d'au moins l'un de plusieurs doigts flexibles 30 ayant une extrémité libre et allant en se rétrécissant en forme de trapèze vers la dite extrémité et avec une partie conductrice de la dite surface plane de façon à fermer un circuit électrique entre ledit doigt élastique et cette portion conductrice -et. à actionner ainsi un mécanisme de déclanchement.Suivant une autre particularité 35 de cette forme préférée de l'invention, le doigt flexible, lors de la prise de contact élastique, se trouve fléchi autour de son point de fixation et engendre line force de poussée tendant à ramener la bille vers sa position de repos lorsque la force d'accélération diminue ou disparaît .Suivant une autre particularité de cette 40 forme préférée,le contact de la bille avec les doigts flexibles et 71 16666 2088449 la portion conductrice de la surface plane conserve la propreté des surfaces et assure un excellent contact électrique.Suivant d'autres particularités de cette forme préférée, un organe de butée limite le déplacement axial de la bille par rapport à son siège, les doigts 5 flexibles sont disposés radialement par rapport audit siège et les portions médianes des doigts peuvent se trouver à des distances, soit égales, soit inégales du siège de la bille, de façon que les distances efficaces parcourues par la bille soient uniformes ou différentes. Les revendication annexées définissent la portée de l'invention .Celle-ci, et ses formes de mise en oeuvre, vont être décrites plus en détail, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels -La figure I est une vue de dessus avec arrachements partiels, d'un détecteur suivant l'invention, en position de repos; 15 - La figure 2 est une coupe à plus grande échelle du même dé tecteur, suivant le plan défini par la ligne 2-2 de la figure I; - La figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2, montrant le détecteur en position de fonctionnement. D'après les figures I et 2, un détecteur 10 suivant l'inven-20 tion comporte un boitier fermé désigné dans son ensemble par 12.Le boitier 12 comprend une base circulaire 14, en un matériau électriquement isolant plastique ou autre, présentant un évidement axial 16, terminé à sa partie supérieure par un orifice 18 de diamètre plus faible, débouchant sur la paroi ou face supérieure plane 20 de 25 la base 14.Un aimant à pôle axial 22 remplit 1'évidement 16, dans lequel il est fixé de manière appropriée par exemple par collage. Dans la forme de mise en oeuvre représentée, le pôle nord de l'aimant est voisin de l'orifice l8, bien que les pôles puissent éventuellement être inversés, si nécessaire. 30 La paroi 20 est recouverte par une plaque circulaire 24 en matériau électriquement conducteur qui comporte une ouverture centrale dont les bords se prolongent vers le bas dans l'orifice l8, formant un siège de bille 26 .Sur ce siège repose une bille 28, en un matériau magnétique conducteur. Le diamètre de cette bille est supé-35 rieur au diamètre transversal de l'aimant 22.Le flux magnétique de cet aimant 22 applique normalement la bille sur le siège 26, en empêchant tout déplacement sur la paroi ou surface supérieure 30 de la plaque 24. Un anneau d'espacement 32 en un matériau électriquement iso-lant s'appuie sur la périphérie de la piaaue24.Un contact annulaire 71 16668 4. 2088449 34 , en un matériau électriquement conducteur repose sur la face supérieure de l'anneau 32.Une série de doigts flexibles 36 régulièrement espacés sur une circonférence et rétrécis axialement en forme de trapèze se dirigent radialement vers le centre du contact 5 annulaire 34 et du siège 26 de la bille .Ces doigts flexibles sont solidaires en J>8 de la plaque annulaire 34, et leur ensemble forme une surface générale conique au dessus de la surface 30 • De préférence l'angle entre chaque doigt et la surface 30 est d'au moins 10°.Les extrémités libres des doigts 36 se trouvent à me certaine 10 distance radiale du siège 26 de la bille et à une ditance verticale de la surface 30 supérieure au diamètre de la dite bille 28. La partie médiane 40 de chaque doigt est écartée de la surface 30 d'une distance généralement égale au diamètre extérieur de la bille 28. De préférence le contact annulaire 3^ et les doigts 36 sont consti-15 tués par un matériau très mince et flexible électriquement conducteur, tel que le cuivre au béryllium ou le laiton dur étiré. Le boitier 10 est fermé à sa partie supérieure par un couvercle circulaire 42 en un matériau électriquement isolant.Ce couvercle porte un rebord ou paroi cylindrique extérieur 44, reposant sur le con-20 tact annulaire 3^ et une saillie centrale ou butée 46 surmontant le siège 26 de la bille et disposée juste au dessus de la bille 28, dans un but qui sera décrit plus loin.Des tirants 48 passent dans des trous en regard de laparoi 44 du couvercle 42, du contact 34, de l'anneau 32 de la plaque 24 et de la base 14, de façon à maintenir 25les éléments du détecteur dans leurs positions respectives d'assemblage .La plaque 24 et le contact J>k portent repectivement des bornes de contact 50 et 52.Comme représenté sur la figure 2,1a borne 52 est à la terre et la borne 50 est reliée à me batterie électrique ou à toute autre source de courant et à un mécanisme M de déclenchement 2° à actionner par le détecteur. Lorsque des forces d'accélération d'une valeur prédéterminée s'exercent pendant un temps prédéterminé et sensiblement suivant l'axe du détecteur,c'est à dire normalement à la surface 30, la bille 28 peut se déplacer axialement par rapport à son siège en surmon-35 tant l'attraction magnétique de l'aimant 22, mais elle vient immédiatement en contact avec la saillie 46 ce qui arrête son mouvement et la maintient au voisinage de son siège jusqu'à ce que la force d'accélération disparaisse . Si une force d'accélération d'une valeur prédéterminée s'exer-40 ce pendant un temps prédéterminé dans une direction générale perpen 71 16668 5' 2088449 diculaire à l'axe du détecteur, donc horizontalement d'après la figure 2, la bille 28 sort de son siège 26 dans me direction radiale en surmontant l'attraction magnétique de l'aimant 22 et roule sur la surface 30. Elle se déplace librement au dessous de la partie libre d'au moins l'un des doigts 36 et entre en contact avec la portion médiane 40 de ce doigt et avec la surface 30, comme le montre la figure 3« Le circuit électrique est ainsi fermé et actionne le mécanisme de déclenchement M commandé par le détecteur 10. Le contact de la bille 28 avec le doigt 36 fléchit celui-ci par rapport à son point de fixation, comme le montre la figure 3« Chaque doigt se comporte donc individuellement comme un ressort à lame, et l'un quelconque de ces doigts fléchi par la bille exerce sur celle-ci une poussée élastique, d'orientation générale radiale par rapport au siège 26 de la bille qui la renvoie le long de la surface 30 vers son siège quand la force d'accélération diminue ou disparaît. Dés que la bille se déplace vers son siège et que son contact avec le doigt fléchi cesse, celui-ci reprend sa position normale, indiquée sur la figure 2. La poussée élastique exercée par le doigt fléchi doit être suffisante pour ramener la bille-à une distance prédéterminée de son siège 26, telle que l'attraction magnétique de l'aimant 22 puisse remettre la bille dans sa position de départ. Il est important que la bille 28 entre en contact avec les doigts flexibles 36 de façon à les faire fléchir à partir de leur point de fixation et cependant à ne pas être coincée entre lesdits doigts et la surface 30.Bien que la description qui précède décrive le contact de la bille 28 avec un seul des doigts, il est évident que la bille peut rencontrer deux doigts au moins.Elle entre alors en contact avec les bords en regard de deux doigts voisins. L'angle des doigts flexibles 36 avec la surface 30 est variable avec les dimensions des autres éléments du détecteur, par exemple le diamètre de la bille 28. Il est également important que la bille 28 soit en un matériau magnétique, mais ne constitué pas elle-même m aimant. Bien que les doigts trapézoïdaux 36 soient représentés disposés suivant un cercle, ils peuvent être agencés suivant une autre disposition : ovale, elliptique, ou irrégulière.Une disposition non circulaire donnera des distances efficaces inégales entre le siège de la bille et la portion médiane de certains doigts flexibles, ou de la totalité d'entre eux, de telle sorte que le délai de réponse 71 16668 6. 2088449 du détecteur sera variable suivant la direction de la force d'inertie .La distance "efficace" pour l'un quelconque des doigts est la distance radiale entre le siège de la bille et le point de contact tangentiel de la bille 28 avec la surface 30 à l'instant où la bil~ 5 le entre en contact avec le doigt flexible. De même, bien que la plaque 24 soit figurée comme étant continue, elle peut être fractionnée, et s'étendre sous les portions médianes de certains seulement des doigts flexibles, de façon que le circuit électrique à l'intérieur du détecteur 10 se ferme seule.-10 ment quand les forces d'accélération s'exercent dans certaines directions par rapport au détecteur 10. De même, la plaque 24 peut être supprimée et la paroi supérieure 20 de la base 14 peut porter un circuit imprimé, continu ou fractionné, de façon à obtenir soit un détecteur sans directions privilégiées, soit un détecteur 15 qui ne ferme le circuit que si l'accélération est imprimée suivant certaines directions. La forme de mise en oeuvre représentée ne comporte qu'une seule bille 28. Cependant il est également possible d'utiliser plusieurs billes, de préférence trois .Trois billes nécessitent un 20 siège de plus grand diamètre, tel que les billes soient tangentes entre elles sur le siège et aussi chacune tangente avec le bord du-dit siège.Dans un détecteur comportant plusieurs billes, celles-ci tendent à annuler toute résonnance éventuelle par leur contact mutuel, si les forces d'accélération reçues sont inférièures, en 25 intensité et en durée, aux valeurs de déclenchement . Le détecteur 10 suivant l'invention est particulièrement destiné à être utilisé en association avec un dispositif de protection, comportant un coussin gonflable,pour véhicule automobile. Dans un tel dispositif, un réservoir de fluide sous pression, fer-30 mé par un diaphragme, communique avec un tube distributeur, lui- même relié à un sac ou un coussin devant être gonflé quand le véhicule se trouve soumis à certaines forces d'accélération s'exerçant pendant un temps déterminé.Le diaphragm? fermant le réservoir est rompu par un mécanisme de déclenchement comportant un ou plusieurs 35 détonateurs à mise de feu électrique.Le détecteur 10 peut être monté en série dans un circuit électrique comprenant lesdits détonateurs et une source de courant pour leur mise à feu, de façon que le fluide sous pression vienne gonfler le coussin quand la bille du détecteur (et aussi, bien entendu, le véhicule) se trouve soumis 40 à des forces d'accélération dépassant des valeurs de déclenchement prédéterminées pendant un temps prédéterminé. ' , L'invention fait donc connaître un detecteur amélioré. fjAD ORIGINAL 71 16668 2088449 REVENDICATIONS I- Mécanisme détecteur, utilisable en particulier dans un dispositif de protection à coussin gonflable pour véhicule à moteur dans lequel une bille à inertie en un matériau magnétique électriquement conducteur est logée dans un boitier, dans lequel elle peut 5 se déplacer entre une position de repos et une position dans laquelle elle ferme un circuit électrique entre deux organes de contact, situés à l'intérieur dudit boitier, sous l'effet d'une force d'accélération donnée exercée sur elle pendant un temps donné, le déplacement de la bille à partir de sa position de repos s'effectuant 10 contre une force magnétique exercée par un aimant disposé au dessous d'elle dans sa position de repos, ce mécanisme étant caractérisé en ce que l'un des deux organes de contact est une surface plane entourant la position de repos de la bille, surface sur laquelle la bille doit rouler sur une distance prédéterminée avant de fermer le 15 circuit électrique entre ladite surface et au moins l'uned'une série de doigts flexibles élastiques et électriquement conducteurs s'étendant radialement à partir d'un élément annulaire et placés au dessus de ladite surface plane, la flexibilité de ces doigts étant telle que chacun de ceux-ci fléchi par le contact de la bille 20 exerce sur celle-ci une poussée élastique suffisante pour la renvoyer à sa position de repos lorsque la force donnée d'accélération a disparu. 2- Mécanisme détecteur suivant la revendication I,caractérisé en ce que chacun des doigts flexibles fait, en position non fléchie, 25 un angle d'au moins 10° avec la surface plane. 3- Mécanisme détecteur suivant l'une des revendications I et2 caractérisé en ce que le boitier présente une saillie interne disposée au dessus de la position de repos de la bille à inertie. 4- Mécanisme détecteur suivant l'une des revendications I à 3 30 caractérisé en ce que la surface plane est divisée en plusieurs segments plats.