Brevet FR2278164A1 — publié le 19760206

La présente invention concerne un dispositif piézoélectrique du type à compression, dans lequel une haute tension est produite aussi bien du fait de l'application d'une pression statique sur un élément piézoélectrique que de la suppression de cette pression statique. Des dispositifs piézoélectriques du type à compression de différentes formes sont connus, Cependant, un inoonvénient général de ces dispositifs est que les éléments constitutifs ont des formes compliquées de sorte qu'un travail important est nécessaire pour l'assemblage, et que le dispositif complet est volumineux et compliqué, ce qui entraine des difficultés pour la fabrication en grande série et des prix de revient relativement élevés. La présente invention a pour objet un dispositif piézoélectrique du type à compression avec lequel les inconvénients cidessus sont largement réduits. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : la figure IÂ est une vue en élévation et partiellement en coupe d'un dispositif piézoélectrique selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, la figure 1B est une coupe transversale du dispositif de la figure IÂ, la figure 2 est une vue en élévation et partiellement en coupe du dispositif des figures 1t et 1B quand l'élément piézoélectrique est soumis à une force de compression, et la figure 3 représente en perspective les éléments constitutifs du dispositif des figures lA et 1B, ces éléments étant séparés les uns des autres. Les figures 13, 2 et 3 représentent un dispositif selon l'invention qui comporte une cellule piézoélectrique P dans laquelle deux éléments piézoélectriques 1 et 1' sont superposés avec interposition d'une plaque de sortie 2 pour former un circuit électrique parallèle. Une pièce métallique d'appui 3 et une pièce métallique 4 pour transmettre une pression sont fixées aut surfaces des extrémités des éléments piézoélectriques 1 et 1'. les éléments 1 et 1' assemblés sont logés dans un étui isolant 5, par exemple en matière plastique. Des armatures métalliques 6 et 6' sont placées sur les côtes opposé de la cellule piézoélectrique P et s'étendent parallèlement à l'axe de la cellule. Â une extrémité de l'ouverture de l'armature 6 ou 6' est formée une partie rentrante 6a ou 6a' et à l'autre extrémité de l'ouverture est formée une partie rentrante 6b ou 6b' avec une surface latérale 6b1 ou 6b1, qui établit un jeu en forme de coin pour une barrette de pression décrite plus en détail ci-après. Une plaque d'extrémité 7 comportant un trou taraudé 7b dans l'alignement de l'axe de la cellule piézoélectrique P est placée devant une extrémité de la cellule P. La plaque d'extrémité 7 comporte deux pattes 7a et 7a' qui sont engagées dans les parties rentrantes 6a et 6a' d'une extrémité des plaques latérales 6 et 6'. La plaque d'extrémité 7 et les deux plaques latérales 6 et 6' sont assemblées par une tige filetée de butée 8 qui est vissée dans le trou taraudé 7b de la plaque 7, le blocage étant assuré par un écrou 10 et une rondelle 9 à une extrémité des plaques latérales. Lut autre extrémité de la tige filetée 8 dépasse la plaque d'extrémité 7 et est engagée dans un évidement en cuvette 3a de la pièce métallique d'appui 3 de la cellule piézoélectrique P.Une autre plaque d'extrémité 11 est placée à l'autre extrémité des plaques latérales 6 et 6'. La plaque d'extrémité 11 comporte deux pattes lia et lita' qui sont engagées dans des encoches 6b et 6b'. Une barrette de pression 12 ayant une section sensiblement rectangulaire est placée entre les surfaces opposées de la plaque d'extrémité Il et de la pièce métallique de pression 4 de la cellule piézoélectrique P dans une direction perpendiculaire à l'axe de la cellule P de façon que la surface intérieure de la plaque d'extrémité 11 et la surface extérieure de la pièce métallique 4 soient en contact avec les surfaces rentrantes 12a' et 12b' du côté supérieur et du côté inférieur 12a et 12b de la barrette de pression 12.Une arête 12b" de la surface rentrante inférieure 12b' en contact avec la surface supérieure de la pièce métallique 4, et délimitée par la surface inférieure 12b' et la surface de gauche 12c (figure 1A) est située dans l'alignement de l'axe de la cellule piézoélectricue P. Sur le côté droit de la barrette de pression 12 suivant la figure 1A, c'est-à-dire la surface latérale de droite 12b de la barrette 12, il existe un espace ou jeu en forme de coin S entre les surfaces inclinées 6b1 et 6b1, des plaques latérales 6 et 6'.Le jeu en coin S permet le pivotement en sens inverse des aiguilles d'une montre autour d'une articulation formée par l'arête 12a" de la surface supérieure 12a' en contact avec la plaque d'extrémité 11, cette arête étant définie par la surface supérieure 12a' et la surface latérale de droite 12b. Dansle pivotement en sens inverse des aiguilles d'une montre, un déplacement latéral de l'arête 12a est empeché par les surfaces inclinées 6$ et 6b1,. L'arête 12a" est opposée en diagonale à l'arête 12b" de la surface inférieure 12b' qui se trouve dans l'alignement de l'axe de la cellule P. La surface supérieure rentrante 12a' est en contact avec les pattes 11a et lia' de la plaque d'extrémité Il et la surface inférieure rentrante 12b' est en contact avec la pièce métallique de pression 4 pour établir les positions de la plaque d'extrémité 11 et de la cellule P. Cependant, les surfaces rentrantes 12a' et 12b' peuvent être supprimée s et la surface supérieure et la surface inférieure 12a et 12b peuvent être des surfaces continues. Les extrémités de la barrette de pression 12 sont engagées dans les fentes d'un levier de commande 13. le levier 13 est situé à l'extérieur des plaques latérales 6 et 6'. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est expliqué ci-après. Le levier de commande 13 est déplacé en sens inverse des aiguilles d'une montre à partir de la position de repos représentée sur la figure 1A, dans le sens indiqué par la flèche, vers une position telle que celle représentée sur la figure 2. De ce fait, la barrette de pression 12 bascule aussi dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour de l'arête de pivotement 12a" de la surface rentrante supérieure 12a', pour réduire le jeu S pendant que l'arête inférieure opposée en diagonale 12 & de la surface rentrante inférieure 12b' fait basculer la cellule piézoélectrique P dans le sens des aiguilles d'une montre autour de son extrémité supportée par la tige support 8 à l'extrémité inférieure, cet entraînement résultant du contact à friction entre l'arête 12b" et la pièce métallique de pression 4. En appelant L'arête supérieure 12aN, l'arête inférieure opposée en diagonale 12b" et le point d'appui de la cellule P, des points (a), (b) et (c) respectivement, les longueurs absolues entre les points (a) et (b) et les points (a) et (c) sont inchangées du début à la fin dufonctionnement. De ce fait, la longueur 5 entre les points (b) et (c) avant le fonctionnement est réduite à une valeur plus faible 6' de la façon représentée sur la figure 2, après le fonction nemeBt. Cette différenCe entre les longueurs e et t' correspond à la contrainte mécanique exercée sur la cellule piézoélectrb-ri P.Du fait de cette contrainte mécanique, une haute tension est induite dans la cellule P et est transmise à ltextérieur à travers la plaque de connexion~2 pour provoquer la décharge d'une étincelle dans l'intervalle g entre les pointes d'un éclateur situé à l'extérieur du dispositif. Cet intervalle ffi est représenté schématiquement seulement. Si la force exercée sur le levier de commande 13 est supprimée dans l'état de compression de la figure 2, la cellule piézoélectrique P revient à sa dimension initiale du fait de sa force élastique et entrain la barrette de pression 12 et le levier de commande 13 jusqu'aux positions initiales ou de repos représentées sur la figure 1A. Dans ce cas aussi, une haute tension est induite du fait de la contrainte mécanique existant dans la cellule piézoélectrique P et une étincelle éclate dans l'intervalle g entre les pointes de l'éclateur. Avec l'agencement décrit ci-dessus d'un dispositif selon l'invention, la raison pour laquelle l'arrête 12b" de la surface rentrante inférieure de la barrette de pression 12 venant en contact avec la pièce métallique de pression 4 est dans l'alignement de l'axe de la cellule piézoélectrique P, est d'obtenir un contact à friction stable entre les deux. Plus précisément, avec une arête située dans une position à droite de l'axe suivant la figure 1A, la cellule P est supportée de façon instable, et si cette arête est située à gauche de l'axe ou au delà du centre, la force de commande ou force de pivotement sur la cellule P devient exagéré!aent importante, ce qui empêche un fonctionnement en douceur. Suivant le mode de réalisation représenté, l'armature en forme de cadre pour supporter la cellule piézoélectrique P (figure 2), la tige filetée d'appui 8 et la barrette de pression 12, est formée par deux plaques latérales 6 et 6' et deux plaques 7 et Il aux extrémités situées aux extrémités des deux plaques latérales 6 et 6'. Cependant, Oette structure d'armature peut être une structure en une pièce. Le dispositif piézoélectrique du type à compression selon l'invention comporte une cellule piézoélectrique logée dans un étui isolant avec une pièce métallique de pression et une pièce métallique d'appui aux extrémités opposées de la cellule, une structure d'armature ayant des plaques aux extrémités pour loger la cellule piézoélectrique entre les plaques, une tige filetée ou une vis d'appui vissée dans l'une de ces plaques d'extrémités pour être en contact avec la pièce métallique d'appui de la cellule piézoélectrique, une barrette de pression ayant une section transversale sensiblement rectangulaire et située entre les surfaces opposées de l'autre plaque d'extrémité de la pièce métallique de pression de la cellule, cette barrette étant dans une direction perpendiculaire à l'axe de la cellule afin que la surface supérieure et la surface inférieure de la barrette de pression soient en contact avec les surfaces opposées, et un levier de commande fixé à la barrette de pression. Une caractéristique du dispositif est aucune arête de la surface inférieure de la barrette de pression en contact avec la pièce métallique de pression est sensiblement dans l'alignement de l'axe de la cellule piézoélectrique, et que la barrette de pression est montée pour pivoter autour de l'arête opposée en diagonale en contact avec l'autre plaque d'extrémités, la première arête étant déplacée dans le sens voulu pour comprimer la cellule piézoAlectrique. La construction décrite ci-dessus d'un dispositif selon l'invention apporte une simplification considérable par rapport aux dispositifs connus Jusqu'ici, et l'assemblage peut être assuré seulement au moyen de la tige filetée et du support fixé à la plaque d'une extrémité après la mise en place de la cellule piézoélectrique entre la plaque de pression et la tige filetée. Le mode de construction du dispositif convient par suite particulièrement bien pour la fabrication en série avec réduction du prix de revient. De plus, la plus grande partie des pièces, telles que les plaques latérales, les plaques des extrémités, la barrette de pression et le levier de commande, peuvent facilement être obtenues par travail à la presse à partir de métaux en feuille. Cela aide aussi à réduire le prixde revient. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative, et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. REVEII ÂTION Dispositif piézoélectrique du type à compression, caractérisé par une cellule piézoélectrique logée dans un étui isolant avec une pièce métallique d'application de la pression et une pièce métallique d'appui aux extrémités opposées de la cellule, une structure d'armature comportant des plaques aux extrémités avec la cellule piézoélectrique entre les deux, une tige filetée d'appui vissée dans l'ante des plaques des extrémités pour supporter la pièce métallique d'appui de la cellule piézoélectrique, une barrette de pression ayant une section sensiblement rectangulaire placée entre les surfaces opposées de la seconde plaque d'extrémités et la pièce métallique de pression dans une direction perpendiculaire à l'axe de la cellule de façon que la surface supérieure et la surface inférieure de la barrette de pression portent sur ces surfaces opposées, et un levier de commande accouplé à la barrette de pression, la position d'une arête de la surface inférieure de la plaquette de pression en contact avec la pièce métallique de pression étant sensiblement alignée avec l'axe de la cellule et la barrette de pression étant disposée pour tourner en pivotant autour de l'arête opposée en diagonale en contact avec l'autre plaque d'extrémités dans la direction voulue pour comprimer la cellule piézoélectrique.