Brevet FR2184307A1 — publié le 19731221

i 2184307 La présente invention se rapporte à unjiispo-sitif de déclenchement pour- un dispositif de sécurité servant à protéger les occupants d'un véhicule automobile en cas d'accident, ce dispositif de déclenchement comportant un palpeur sensible aux accélérations et déterminant le déclenchement du dispositif de sécurité. Pour la protection des occupants d'un véhicule, des dispositifs de sécurité dits passifs, c'est-à-dire qui, en cas d'accident, sont déclenchés sans l'intervention des occupants du véhicule, joueront certainement dans l'avenir un rôle de plus en plus important pour diminuer le nombre,augmentant continuellement du fait du développement de la motorisation, des accidents pouvant entraîner la mort des occupants du véhicule ou leur causer de graves blessures. Parmi ces dispositifs de sécurité, on peut citer, par exemple, le système à coussin d'air comportant un coussin qui, à^i cas où le véhicule vient buter contre un obstacle, se gonfle automatiquement et bloque les passagers sans que leur corps et notamment leur tête n'atteigne des vitesses trop élevées ou décrive des trajectoires trop importantes et vienne heurter- des parties rigides du véhicule comme le volant ou le par^-brise. Pour déterminer le point de déclenchement de ces dispositifs de sécurité passifs, on connaît des palpeurs qui incorporés au véhicule, sont constitués par un boîtier dans lequel une masse captive est montée mobile. Dès que le véhicule vient buter contre un obstacle, cette masse décrit une trajectoi re accélérée et ferme des contacts qui délivrent un signal électrique pour le déclenchement du dispositif de sécurité, voir par exemple le brevet allemand n° 1 9^2 211, Les dispositifs de déclenchement de ce genre présentent, toutefois, l'inconvénient de comporter des interrupteurs mécaniques ainsi que des ressorts ou des languettes élastiques qui ne peuvent pas §~re réglés de manière à répondre de façon précise aux données de déclenchement établies en fonction de l'accélération ou dô la décélération du véhicule et qui peuvent, en outre, présenter certaines altérations dues, par exemple, au relâchement des forces élastiques, aux vibrations permanentes du véhicule en cours de route ou encore à l'oxydation des contacts électriques. Ce n'est, en outre, jusqu'ici que par des méthodes de mesures mécaniques et électriques compliquées et 73 16238 2 2184307 toujours assorties d'une vérification mécanique de l'ensemble du système, que l'on pouvait contrôler la fiabilité de ces dispositifs de déclenchement pour, par exemple, détecter en temps voulu les altérations précitées et les éliminer en changeant les 5 pièces défectueuses. L'objet de l'invention est, par conséquent, un dispositif de déclenchement du type précité qui ne comporte aucune pièce mobile mécanique et qui puisse être réglé très exactement pour satisfaire aux données de déclenchement exigées. 10 Ce dispositif de déclenchement doit être , en outre, monté de façon qu'aucune altération ne puisse intervenir pendant la -durée normale de service du véhicule et doit pouvoir également §tre contrôlé de façon simple à n'importe quel moment. Ca résultat est atteint selon l'invention 15 par le fait que le signal de sorti*-électrique délivré par le palpeur et correspondait à cfraqi^i. fois à l'accélération du véhicula est, apr§? avoir été. diminué d'uno. valeur (seuil d'intégration) constante correspondant h l'accélération, susceptible d'Itre toléréfl pap les occupants du véhicule, appliqué à 20 un intégrateur dont la sortie est raccordée à un commutateur à seuil déclenchant le dispositif de sécurité au-dessus d'une valeur critique du signal de sortie de l'intégrateur. Selon une autre particularité de l'invention, le palpeur est un capteur d'accélération piézo électri-25 que comportant un amplificateur montéfen aval. Attendu qu'il ne comporte aucune partie mécanique mobile, ce dispositif de déclenchement est pour ainsi dire insensible aux vibrations et aux chocs intervenant pendant la marche du véhicule. Grâce à l'utilisation de composants uni-30 quement électriques et électroniques, les données de déclenchement peuvent être réglées de façon très précise. Il n'y a en outre, aucun risque d'altération étant donné que les composants actuellement disponibles présentent une très grande longévité. Par ailleurs, grâce à des montages extrêmement simples, 35 ce dispositif de déclenchement peut être contrôlé même pendant la marche du véhicule et sans qu'il soit nécessaire d'intervenir mécaniquement dans l'ensemble du système. Avec le dispositif de déclenchement selon l'invention, le système de sécurité, c'est-à-dire le coussin 73 16238 3 2184307 d'air, ne se déclenche donc que si l'accélération ou la décélération du véhicule dure suffisamment longtemps pour que le signal de sortie de l'intégrateur dépasse la valeur de seuil du commutateur monté en aval. Le déclenchement du dispositif de sécurité pour une vitesse fictive ainsi déterminée se justifie pleinement attendu qu'il est associé à une impulsion déterminée qui est exercée sur, les occupants du véhicule par l'accélération ou la décélération. La détermir^ation de cette vitesse critique part du principe qu'un objet, par exemple la tête d'un occupant du véhicule, ne doit pas atteindre une impulsion trop élevée, c'est-à-dire une vitesse trop élevée par rapport au véhicule sans qu'elle soit retenue ou soutenue sous une forme quelconque» Comme les accélérations considérées ici et agissant sur le véhicule sont presque constantes, la vitesse fictive ainsi déterminée varie linéairement avec le temps de sorte que la pente de la courbe de vitesse dépend de la grandeur de l'accélération. Pour une accélération ou une décélération élevée du véhicule, le dispositif de sécurité se déclenche à la vitesse critique prédéterminée, mais ce déclenchement intervient plus t8t. Il s'ensuit que pour toutes les accélérations ou les décélérations succeptibles de se produire pendant un accident, le dispositif de sécurité se déclenche toujours en temps voulu. Comme chaque occupant du véhicule peut toutefois, par exemple par sa propre assise, supporter une certaine force qui n'entraîne pas encore une accélération de son corps, par exemple les vibrations intervenant pendant la marche du véhicule, le signal de sortie fourni par le palpeur n'est intégré qu'à partir d'une certaine valeur correspondant à l'accélération pouvant être supportée sans danger par les occupants du véhicule. En plus de ces faibles accélérations agissant sur le véhicule, il peut également se produire des accélérations élevées mais brèves qui malgré, leur grandeur ne présentent aucun danger pour les occupants du véhicule par suite de leur brièveté. De telles accélérations peuvent se produire lorsque le véhicule monte à toute vitesse sur une bordure de trottoir. Par suite de la brièveté de cette accélération, le signal ds sortie de l'intégrateur ne dépasse pas 73 16238 4 2184307 le seuil du commutateur suivant* Le dispositif de sécurité en pareil cas ne se déclenche pas. Il est également avantageux d'empêcher le déclenchement pour des accélérations brèves mais de forte amplitude susceptibles d'être provoquées soit directement par des chocs mécaniques sur le palpeur soit par des impulsions parasites électriques. Avec le dispositif de déclenchement selon l'invention, il e3t, contrairement aux autres dispositifs de déclenchement mécanique connus, possible de régler les données de déclenchement de façon essentiellement plus précise et plus différenciée. Ainsi, il est possible, selon une autre particularité avantageuse de l'invention, de raccorder le palpeur à un autre commutateur à seuil et d'appliquer la sortie de ce dernier ainsi que celle du commutateur à seuil monté en aval de l'intégrateur aux entrées d'une porte ET dont la sortie est appliquée au dispositif de sécurité. Ainsi le dispositif de sécurité ne se déclen chera que si la vitesse critique calculée intervient dans le laps de temps de l'accélération. On peut également empêcher'que de brèves accélérations saccadées qui pourraient être acceptées sans dommage par les occupants de la voiture déclenchent le dispositif de sécurité. Il est bien entendu également possible de faire en sorte que les données de déclenchement du dispositif selon l'invention soient, comme dans les dispositifs de déclenchement déjà connus, réglées en fonction d'un parcours fictif parcouru par une masse inerte. Pour ce faire, il est nécessaire de monter entre l'intégrateur et le commutateur à seuil çont en aval de ce dernier, un autre intégrateur avec seuil d'intégration prédéterminé de façon que le signal de sortie, correspondant à l'accélération, du palpeur soit intégré deux fois. L'invention, sera mieux comprise à l'aide de la description de modes de réalisation pris comme exemple, mais non limiatifs et illustrés par le dessin annexé, sur lequel : la figure 1 représente schématiquement un véhicule dans lequel un dispositif de déclenchement selon l'invention est incorporé ; la figure 2 est un diagramme bloc d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif d'enclenchement selon l'invention ; 73 16238 5 2184307 la figure 3 est un diagramme .bloc d'un deuxième exemple de réalisation ; la figure 4 est un diagramme bloc d'un troisième exemple de réalisation ; les figures 5a à c représentent un diagramme expliquant le mode de fonctionnement d'un dispositif de déclenchement selon l'invention ; la figure 6 représente un montage de contrôle pour le premier exemple de réalisation d'un dispositif de déclenchement selon l'invention. Dans un véhicule 1 est incorporé un dispositif de déclenchement 2, qui-, en cas d'accident et pour une décélération du véhicule 1 dépassant une valeur prédéterminée, délivre un signal qui provoque le gonflement rapide d'un ou de-plusieurs coussins d'air 3- les occupants 4 se trouvant dans le véhicule sont appliqués contre le coussin d'air 3 de sorte que leur corps n'est pas déporté vers l'avant contre des parties rigides du véhicule, Le dispositif de déclenchement 2 est constitué, comme on peut le voir sur la figure 2, par un palpeur 11 qui est une céramique, de préférence piézo-électrique dont les charges, intervenant sur ses électrodes 111 et 112 lors d'une accélération ou d'une décélération, sont appliquées à un amplificateur 12 à haute impédance d'entrée. A la sertie de l'amplificateur 12 apparaît, par conséquent, un signal de sortie sensiblement proportionnel à l'accélération ou à la décélération du véhicule 1. Pour éviter un équilibrage des charges, la constante de temps de l'ensemble du.palpeur est essentiellement plus grande que la valeur de réponse moyenne pour le déclenchement du dispositif de sécurité 3, Le signal de sortie de l'amplificateur 12 est appliqué à un ccc^iutateur à seuil 13 perméable puis, après avoir été diminué d'une valeur (valeur d'intéj tion S^) correspondant à l'accélération susceptible d'être absorbée sans dommage par les occupants 4 du véhicule 1, il est appliqué à l'entrée d'un intégrateur !"■« La constante de temps da cet intégrateur est ici, aussi un multiple d1; temps de réponse moyen du dispositif de sécurité 3- le seuil d'intégration est, par exemple, de l'ordre de 1 à 2 attendu qu'une telle accélération peut encore Stre subie sans dommage par les oc' :=» cr yva — 73 16238 6 2184307 cupants du véhicule. Pour que le coussin d'air ne se déclenche pas non plus en cas d'accélérations très élevées, mais très brèves, de l'ordre de grandeur d'environ 40 g , susceptible 5 d'intervenir directement sur le palpeur en cas de passage sur des pierres, le signal de sortie de l'amplificateur est limité vers le haut (seuil S£). Avec l'intégrateur 14 est monté en série un commutateur à seuil 15 qui commande un étage final 16 dès que 10 le signal de sortie de l'intégrateur 14 atteint une valeur correspondant à une vitasse critique V, , Cet étage final 16 excite, par l'intermédiaire d'une impulsion électrique, un élément d'allumage 17 qui allume une charge de poudre non représentée pour le gonflement du coussin d'air 3« 15 La valeur de la vitesse critique pour laquel le l'étage final 15 est commandée est avantageusement de 3 à 7 mètres/seconde. Un autre mode de réalisation du dispositif de déclenchement est illustré sur la figure 3- Ici, le signal 20 de sortie de l'amplificateur 12 est, en plus, appliqué à un deuxième commutateur à seuil 21 dont la sortie est raccordée à une entrée d'une porte ET 22. La deuxième entrée de cette porte ET est reliée à la sortie du commutateur à seuil 15. Dans les composants 13, 14 et 15 se forme, comme dans le pre-25 mier mode de réalisation décrit, un signal correspondant à une vitesse critique . Grâce à la combinaison ET de ce signal avec le signal de sortie du commutateur à seuil 21, un signal de sortie n'est délivré à l'étage final 16 que si la vitesse critique est atteinte pendant la période d'accélération. 30 Cela permet d'exclure à priori les brèves accélérations. La figure 4 représente un dispositif de déclenchement à Rouble intégration, si bien que comme critère de déclenchement on utilise un signal correspondant à une section. Le signal de sortie de l'amplificateur 12 eât, d'une part, ap-35 pliqué à un intégrateur 14 réalisé ici sous la forme d'un amplificateur de réglage monté à contre réaction par capacité et, d'autre part, à un commutateur à seuil 13' dont le seuil correspond au seuil d'intégration . L'intégrateur 14 est commuté par ce commutateur à seuil et intègre ainsi uniquement 40 les valeurs, se situant au-dessus du seuil d'intégration , 73 16238 7 2184307 des signaux de sortie de l'amplificateur 12. A la sortie de l'intégrateur 14 apparaît un signal da sortie correspondant à ions vitesse qui ici aussi est également appliqué à un intégrateur 31 identique à l'intégrateur 14 et à un autre commutateur k seuil 32. A partir d'un certain seuil déterminé par le commutateur 32, le signal de sortie de l'intégrateur 14 est intégré dans l'intégrateur 31, de sorte que le signal de sortie de ce dernier correspond à la dimension d'une section. Des que ce signal de sertie dépasse le seuil du commutateur 15 l'étage final 16 et, par conséquent, le dispositif de sécurité 3 sont déclenchés comme indiqué précédemment. Pour mieux comprendre le mode de fonctionnement du dispositif de déclenchement décrit, on peut se reporter aux figures 5a à 5c non conformes à l'échelle. Sur la figure 5&» les signaux de sortie A^» ^, A^ correspondant à l'accélération du véhicule 1, de l'amplificateur 12 sont portés en fonction du temps t. Le seuil d'intégration est représenté par une ligne en traits mixtes parallèles à 1'axe du temps. En dessous de ce seuil, les accélérations du véhicule 1 (voir la courbe B) ne sont pas intégrées. Sur la figure 5^ on peut voir que pour les signaux V-^, et ^5 intégrés correspondant aux signaux A^s Ag et A^ , le signal atteint la valeur correspondant à la vitesse critique "bien plus tôt que le signal de sorte que le déclenchement du coussin d'air 3 intervient également plus tôt. Le signal de sortie Aj est caractérisé par une accélération élevée, mais limitée à partir d'un, seuil supérieur S£ » si "bien que pendant l'intégration de l'intégrateur 14 la vitesse critique n'est pas atteinte. La figure 5c représente les signaux de sortie supplémentaires , J2 et qui sont produits à partir des signaux de sortie A^, A^ et A- de l'amplificateur 12 par une double intégrâtion et ce suivant le troisième exemple de réalisation du dispositif de déclenchement. En pareil cas, le coussin d'air 3 ne se déclenche qu'après un certain seuil correspondant à une section. La figure 6 représente ion diagramme bloc dèun dispositif de déclenchement suivant le premier mode de réalisation et qui est muni d'un montage de contrôle pour le dispositif de déclenchement. Avec le palpeur d'accélération piézo-électrique est montée en série une résistance 61 qui est 73 16238 8 2184307 essentiellement plus petite que la résistance d'entrée de l'amplificateur 12 monté en aval. Si, avant le départ on met en circuit la tension U de la batterie du véhicule, on branche ainsi une bascule monostable 62 qui, pendant une courte durée 5 d'environ ICO m sec. commande un générateur d'impulsions 63 ainsi qu'un comparateur 64-, Le générateur d'impulsions 63 délivre l'une après l'autre deux impulsions qui sont appliquées par l'intermédiaire de la résistance 61 aux entrées de l'amplificateur 12. La première impulsion est dimensionnée de manière 10 qu'elle dépasse le seuil d'intégration de l'intégrateur 14-. Elle est toutefois dimensionnée de façon que, après intégration dans l'intégrateur 14-, elle ne dépasse pas encore la valeur de la vitesse critique qui est la valeur de seuil du commutateur 15. A la sortie du commutateur à seuil 15 il 15 n'apparaît donc aucun signal. La deuxième impulsion émise par le générateur 63 est dimensionnée de façon qu'elle atteigne également la valeur de la vitesse critique de sorte que maintenant il apparaît un signal à la sortie du commutateur à seuil 15. 20 A la sortie du commutateur à seuil 15 est raccordé le comparateur 64- qui coupe la liaison électrique entre le dispositif de déclenchement et l'élément d'allumage 17 du coussin à air 3« Ce résultat est obtenu par le fait que la sortie du commutateur à seuil 15 est raccordée à une entrée 25 d'une porte ET 65 dont l'autre entrée est appliquée à la sortie du comparateur. Pendant l'essai de fonctionnement du dispositif de déclenchement, le comparateur 64 ne délivre aucun signal à la porte ET, si bien que la coupure électrique est maintenue. Si le comparateur constate qu'à la première impulsion 30 émise par le générateur d'impulsions 63 aucun signal n'apparaît à la sortie du commutateur à seuil 15 et que par contre un signal apparaît à la deuxième impulsion émise par ce générateur 63, le comparateur 64 commande la porte ET 65 si bien que la coupure électrique entre le dispositif de déclenchement et 35 l'élément d'allumage 17 est supprimée. Si le dispositif de déclenchement est reconnu défectueux un système d'affichage 66 raccordé ;au$,comparateur 64 est actionné pour prévenir le conducteur. Pour le contrôle continu du fonctionnement 40 de l'élément d'allumage 17, il est prévu une source de courant 73 16238 9 2184307 constant 57 d'où un feible courant s'écoule constamment par l'élément d'allumage 17. "Dans un montage le comparaison 66 os courant cù. la pension recueillie sur 1 •' élément d'allumage 53" comparée a~-jo la tension de la source à courant constant 6? Si la chute de -en si m au nivacu da l'élément d'allumage 1? n'est pas normale, le montage da comparaison 68 excita le comparateur 64 et ensuite le système d'affichage 66. Le contrôle de l'élément d'allumage 17 s'effectue donc de façon continue pendant la dorée de service du véhicule. 73 16238 10 2184307 aSTUDIClUO NS 1. Dispositif de déclenchement pour un dispositif de sécurité servant à protéger les occupants d'un véhicula automobile en cas d'accident, comportant un palpeur sensible .aux accélération et déterminant le déclenchement ducit dispositif de sécurité, caractérisé par le fait que le signal de sortie électrique délivré par le palpeur et correspondant à chaque fois à 1•accélérât : on du véhicule est, après avoir été diminué d'une valeur (sauil d'intégration constante) correspondant à 1'accélération susceptible d'être tolérée par les occupants du véhicule, appliqué à un intégrateur dont la sortie est raccordée à un comnutateur à seuil déclenchant le dispositif de sécurité au-dessus d'une valeur critique du signal de sortie de l'intégrateur, 2. Dispositif de déclenchement selon la revendication 1, caractérisé par le "fait que le palpeur est un capteur d'accélération piézo-électrique comportant un amplificateur monté en aval. 3. Dispositif de déclenchement selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le signal de sortie du palpeur est limité vers le haut en fonction de la polarité correspondant à une accélération prédéterminée. 4. Dispositif de déclenchement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le palpeur est raccordé, en plus, à un autre commutateur à seuil dont la sortie ainsi que celle du commutateur à seuil monté en aval de 1'intrégrateur sont raccordées aux entrées d'une porte ET dont la sortie est appliquée au dispositif:' de sécurité. 5. Dispositif de déclenchement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'entre l'intégrateur et le commutateur à seuil monté en aval de ce dernier, est installé uzi autre intégrateur à seuil d'intégration prédéterminée. 6. Dispositif de déclenchement selon les revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que pour la décharge de l'intégrateur il est prévu une constante de temps se situant entre 5 et 500 ms. 7. Montage de contrôle pour un dispositif de déclenchement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 73 16238 îi 2184307 caractérisé par le fait qu'un générateur d'impulsions, après séparation électrique du dispositif de sécurité d'avec le dispositif de déclenchement, délivre deux impulsions consécutives à l'intégrateur, ces deux impulsions étant toutes, daux plus grand-3 que le seuil d'intégration de 1'intégrateur, mais seule la deuxième étant plus grande que le seuil du commutateur, déclenchant le dispositif de sécurité ; que la sertie du commutateur à seuil est en plus- raccordée à un comparateur qui supprime la séparation électrique entre le dispositif de sécurité et le dispositif de déclenchement lorsqu'un seul signal de réponse apparaît à la sortie du commutateur à seuil, et que le comparateur est raccordé à un système d'alarme qui, en cas de mauvais fonctionnement du dispositif de déclenchement, délivre un signal. S. Montage de contrôle pour un dispositif de déclenchement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il est prévu une source de courant constant raccordée à l'élément d'allumage du dispositif de sécurité ainsi qu'un montage de comparaison pour mesurer la chute de tension au niveau de l'élément d'allumage et que ce montage de comparaison est raccordé à un système d'alarme qui délivre un signal en cas du mauvais fonctionnement constaté de l'élément d'allumage du dispositif de sécurité.