Brevet FR2256415A1 — publié le 19750725

La présente invention se rapporte à un capteur pour accéléromètre, particulièrement adapté au fonctionnement à bord des véhicules automobiles. On connais à l'heure actuelle divers types de dispositifs de ce genre, mais ils présentent des inconvénients de fonctionne- ment et de limitation d'emploi. L'invention évite, d'une manière nouvelle, les inconvénients comnuns aux dispositifs connus. Elle a pour objet un capteur accélérométrique qui soit en mesure d'assurer la précision maximale de mesure, la possibilité de mesurer plusieurs champs d'accéiéra- tion et la régularité des limites des champs eux-mes. Le dispositif suivant l'invention est, en outre, de construction simple et robuste. Le capteur accélérométrique selon l'invention se caractérise en ce qu'il comporte : un corps isolant pourvu d'au moins deux passages tubulaires internes diriges de bas en haut, communiquant entre eux par leur partie inférieure à travers une chambre forée elle aussi dans le corps ; une résistance disposée dans chacun des passages et dont I'extrémité supérieure sort du corps isolant ; un conducteur électrique qui traverse de façon étanche le fond du corps et se termine dans la chambre, les extrémités extérieures de ces résistances et du conducteur étant susceptibles d'être reliées un circuit électrique apte à relever les déséquilibres de grandeur desFésistances ; et un l-iquide conducteur qui remplit complètement cette chambre et partiellement les passages de façon à assu rer, pour chaque valeur de l'accélération comprise dans le champ de mesure, la liaison électrique entre les résistances et le conducteur ; l'ensemble étant disposé de façon à ce que, par l'effet de l'åccélération, le liquide conducteur assume différents niveaux dans les passages, intéressant ainsi des portions différentes des résistances et donc déterminant le déséquilibre des résistances qui est utilisé pour la mesure de ltaccélération. Selon l'invention, les passages tubulaires contenant les résistances et le liquide conducteur sont disposés dans un plan vertical qui contient la direction du mouvement du véhicule sur lequel le capteur est installé ; en outre, ces passages tubulaires peuvent titre rectilignes ou curvilignes et, dans Le premier cas, peuvent avoir une allure plus ou moins inclinée sur ilhorizontale, jusqu'à atteindre la verticale. En conséquence, la chambre qui met en communication ces passages peut avoir des formes et dispositions diverses. Le liquide conducteur employé de préférence est le mercure, mais il est possible d'utiliser aussi des solutions salines ou autres ; il est évident que le poids spécifique élevé du mercure constitue un avantage pour que l'oscillation du niveau libre soit faible. Les inclinaisons différentes des passages tubulaires rectilignes, et donc des résistances respectives, influent sur l'ampleur du champ de mesure et de façon inverse, sur la sensibilité du dispositif. En particulier, la forme curviligne permeakes variations graduelles des deux caractéristiques précitées et, avec un choix opportun de la courbure, on peut donc atteindre des valeurs plus appropriées de ces caractéristiques en des intervalles dter- minés. Le dispositif peut être pourvu de moyens pour réduire ou éliminer les oscillations du liquide, et de moyens pour en ré- gler le niveau dans les passages. L'invention sera mieux comprise à la lumière et la description de ses formes d'exécution, non limitatives, représentées sur les dessins anexés. Fig. 1 est une représentation schématique d'un capteur, suivant l'invention, dans les conditions d'aecélération nulle, Fig. 2 représente le capteur de la figure 1, soumis à une certaine accélération ; Fig. 3 montre en perspective une première- forme d'exécu- tion du capteur selon l'invention ; Fig. 4 montre -aussi en perspective une secpnde forte de réalisation Fig. 5 est une troisième forme de réalisation dans laquelle les passages tubulaires présentent une allure çurviligne ;; Fig. 6 représente, encore en perspective, une autre forme dtexecution du capteur, équipé de trois résistances, apte à la mesure de deux champs~différents d'accélération, et Fig, 7 montre un détail relatif à la section des passages tubulaires. On voit sur les dessins, et plus particulièrement sur les figures 1 et 2, que le capteur est constitud-par un bloc isolant~1, par exemple en verre, contenant un liquide conducteur 2, mercure de préférence. Partiellement immergées dans le mercure, deux résistances, de grandeur égale, A et RB, sont disposées verticalement et leurs bornes supérieures respectives A et B dépassent du godet, cependant que les extrémités inférieures sont toujours immergées et donc connectées, électriquement, par l'intermédiaire du mercure au conducteur électrique 3 qui traverse de façon étanche le fond du godet et qui présente à ltextérieur une borne 0. Le liquide 2 remplit partiellement le godet, de sorte que, en condition de repos ou de mouvement uniforme, il se dispose Suivant un plan horizontal 2a (fig. 1), et de ce fait les résistance ces des deux branches parallèles A3 et B-3 sont égales. Quand, au contraire, le capteur est soumis à une accélération dirigée par exemple suivant la flèche f, le mercure se dispose selon le plan incliné 2b et donc la résistance de la branche A-3 devient plus petite que celle de la branche B-3. il se crée de ce fait, lorsque se manifeste une accélération, un déséquilibre électrique entre les bornes A et B, qui peut être utilisé pour la mesure de l'accélération même, Ce qui a été dit pour les figures 1 et 2 a essentiellement une valeur théorique, et sert seulementqà illustrer le principe de fonctionnement du capteur ; mais il est évident qu'un dispositif réalisé ainsi ne serait pas d'un emploi pratique sur un véhicule automobile ou autre. Une première forme pratique de réalisation du capteur selon l'invention est représentée sur la figure 3. Dans ce cas, le corps isolant 4 est constitué par un bloc parallélépipédique, par exemple en Plexiglass, dans lequel sont pratiqués deux passages tubulaires verticaux 5a et 5b, et un troisième passage, lui-aussi tubulaire, horizontal, constituant la chambre interne du corps qui met en communication entre eux les passages 5a et 5b. Dans cette chambre, et plus précisément en son milieu, pénètre, de façon étanche par l'extérieur et à travers une ouverture 7 pratiquée dans le fond du corps, un conducteur vertica-I 8, en forme de piston et se terminant à l'extérieur par une borne moletée 0, destinée à titre reliée, de m6me que les bornes Â et B, à un circuit électrique extérieur de mesure. Le liquide conducteur 9 remplit complètement la chambre 6 et partiellement les canaux 5a et 5b, comme cela est montré sur la figure, de façon à assurer la liaison électrique entre chacune des résistances A et RB, en forme de tige et insérées coaxialement dans les passages respectifs Sa et 5b, et le conducteur électrique à piston 8-0. Ce dernier, dans la réalisation particulière illustrée, est aussi prévu pour régler le niveau du liquide conducteur, permettant ainsi les opérations de tarage, que peuvent rendre nécessaires des variations de volume par effet thermique. Pour cette fin, la borne O est moletée, ce qui permet une meilleure prise de la part de l'usager. Les résistances RA et RB sont maintenues coaxiales dans les passages respectifs 5a et 5b au moyen de bouchons 10 en matière appropriée ou mastic, traversés de façon étanche par les résistances mêmes. La fermeture étanche des passages 5a et 5b au moyen des bouchons 10 permet d'utiliser l'air, enfermé à la partie supérieure du liquide conducteur, comme coussin pour l'amortisse- ment des oscillations du liquide. En variante au coussin d'air, on peut employer un liquide de isolant approprié. Dans la réalisation représentée, les passages verticaux 5a et 5b et le conducteur horizontal 6 sont à section circulaire 11 et en communication avec une cavité 12 qui a pour but d'empê- cher la rupture de la colonne de mercure pouvant entre provoquée par des heurts ou de fortes vibrations. Les résistances RA et R B sont obtenues de préférence sous forme de bandes de matériau adapté, déposées sur support d'A1203. Une variante à la figure 3, qui vient d'entre décrite, est représentée dans la réalisation de la figure 4 qui permet d'utiliser la technique des modules hybrides. Le corps isolant, a lui aussi une forme parallélépipédique et il est obtenu par l'accouplement de deux parties : un bloc 13 de plexiglass et une plaque 14 de céramique. Le bloc 13 présente, sur la face d'accouplementS deux canaux Sa et îSb à axes verticaux qui, de façon analogue à la réalisation de la figure 3, sont en communication avec un troisième canal horizontal ou chambre 16; la meme face porte en outre une rainure verticale 17 qui, partant du fond, rejoint en son milieu le canal 16. La plaque en céramique 14 est fixée de façon appropriée à la face du bloc 13 présentant les canaux, de façon à fermer les canaux i5a, 15b et 16 en les transformant en passages tubulaires En outre la plaque 14 porte, appliquées sur la face interne, les résistances RA et RB, de façon à ce quelles viennent se loger dans les canaux respectifs 15a et 15b. Ces résistances sont ensuite repliées sur la face extérieure de la plaque où elles se termi nent par des bras 18a et 18b qui sont à leur tour reliés à deux autres résistances RE et RD supportées par un élément 19. Enfin, la plaque porte un élément conducteur 20, qui va se loger dans la rainure 17, prévue à cet effet dans le bloc 13, et se prolonge par une partie relevée sur la face externe, de façon à constituer la borne O pour la liaison avec le circuit électrique de mesure. Les autres bornes sont constituées par les points A et B des résistances RA et RB. La présence des résistances RE et RD s'avère en général avantageuse dans les circuits de mesure basés sur un système à pont. La construction du corps isolant en deux parties permet une économie dans l'exécution des canaux, et donne la possibilité d'utiliser une plaque céramique d'un module hybride portant sur la face externe ltélectronique de mesure et sur la face interne les résistances RA et RB. il est à noter que, pour raison de simplification, dans le cas de la figure 4, les bouchons de fermeture des passages n' ont pas été représentes ; pour le meme motif, sur la conduite-chambre 16, le dispositif de réglage du niveau du liquide conducteur nta pas été représenté. Dans la forme d'exécution de la figure 5 les deux passa gels 22a et 22b formes dans le bloc de plexiglass 21 sont curvsli- gnes et se développent suivant une demi-circonférence. Les deux passages donnent lieu, dans la zone centrale la plus basse, à une chambre d'intercommunication Où se termine le conducteur 23, traversant le fond et sortant à l'extérieur par la borne O ; en effet cette chambre ne présente pas de discontinuité de section par rapport aux passages proprement dits et, comme dans les cas précédents, elle contient le liquide conducteur pour le raccordement des résistances RA et RB avec le conducteur 23 Dans la forme d'exécution de la figure ó, le corps isolant est réalisé encore en deux parties 24 et 25, qui sont réunies le long d'un plan contenant les passages tubulaires et la chambre d'intercommunication.De façon plus précise, les deux passages 26a et 26b sont rectilignes et inclinés vers le centre, pour se terminer dans une chambre cylindrique 27 qui se prolonge verticalement dans l'intérieur du corps jusqu'à Sa face supérieure, Les résistances R et RB sont identiques à celles des dispositifs précédents, de meme que les bouchons 28, d'où sortent les bornes A et B ; le conducteur 29 est identique à celui de la figure 5 et il présente à ltextérieur la borne 0. La connexion entre les résistances et le conducteur est assurée par le mercure qui remplit la chambre 27 et partielement les passages 26a et 26b. Le dispositif de réglage du niveau 30 est constitué par le piston 31 coulissant de façon étanche dans la conduite 27 ; ce réglage comporte l'expulsion ou ltentrée d'air à travers les ca raux 32a et 32b prévus à cet effet ; de cette façon, on peut aussi régler ltamortissement des oscillations. Le piston 31 porte, soli- daire à son extrémité interne, un pavillon 33 qui, selon sa posi- tion angulaire, commandée par le piston, oppose une résistance différente au mouvement du liquide fluctuant entre les deux passages 26a et 26b, et donc en règle l'amortissement. Quand un même appareil doit être utilisé pour la usure de deux champs différents d'accélérations, on peut disposer 'une troisième résistance R c logée dans un passage 26c, elle aussi à axe rectiligne, située dans le mtme plan que les deux auties, mais plus ou moins inclinée par rapport à celJes-ci, suivant les caractéristiques de l'autre champ à mesurer.Ainsi, si cela concerne un champ d'accélération supérieur à 11 autre, l'inclinaison du passage 26c est plus grande, comme cela est indiqué sur la fis 6, où ce passage se greffe en un point intermédiaire du passage 26b, pour terminer sur la face supérieure du corps, de laquelle sort aussi la borne C de la résistance Rc, à travers le bouchon d'étanchéité 28C. Cette solution, à la différence de celle de la figure 5, permet la mesure de deux champs d'accélération. Dans les différentes solutions représentées, l'amortisse- ment des fluctuations du liquide conducteur peut être aussi réglé au moyen d'une conduite, à section réglable, qui relie les deux parties supérieures des passages tubulaires, comme cela est représenté en figure 3, dans laquelle C indique la conduite et R un dispositif à valve qui permet d'en faire varier la section. REVENDICATIONS 1. Capteur pour accéléromètre, particulièrement apte à entre ins tallé à bord des véhicules automobiles, caractérisé en ce qutil comprend : un corps isolant pourvu d'au moins deux passages tu bulaires internes dirigés de bas en haut, communiquant entre eux à leur partie inférieure à travers une chambre prévue elle aussi dans le corps ; une résistance disposée dans chacun des passages et dont l'extrémité supérieure sort du corps isolant ; un conducteur électrique qui traverse de façon étanche le fond du corps et se termine dans la chambre, les extrémités extérieu res de ces résistances et de ce conducteur étant susceptibles entre reliées à un circuit électrique apte à relever les désé quilibres de grandeur des résistances ; et un liquide conducteur qui remplit complètement la chambre et partiellement les passa ges, de façon à assurer, pour chaque valeur de l'accélération comprise dans le champ de mesure, le raccordement électrique entre les résistances et le conducteur ; le tout étant disposé de façon à ce que, par l'effet de l'accélération, le liquide conducteur prenne des niveaux différents dans les passages, et intéresse ainsi des portions différentes des résistances, ce qui détermine un déséquilibre des résistances qui est utilisé pour la mesure de l'accélération. 2. Capteur pour accéléromètre, selon la revendication 1, caracté risé-en ce que les passages tubulaires -sont situés dans le meme plan vertical qui contient la direction de l'accélération à me surer, les dits passages tubulaires étant de préférence recti lignes. 3. Capteur pour accéléromètres selon la revendication 1 ou 2, ca ractérisé en ce que les passages tubulaires sont curvilignes, avec concavité tournée vers le haut. 4. Capteur pour accéléromètre, selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les passages tubulaires et la chambre de raccordement sont constitués par des conduites cylindriques a yant des sections circulaires avec un élargissement radial for mans une cannelure. 5. Capteur pour accéléromètre, selon une des revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que les passages tubulaires sont inclinés et la chambre de raccordement est const -ée Par une conduite cylindrique verticale qui débouche à la partie supérieure à 1' extérieur. 6. Capteur pour accéléromètre, selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un piston coulissant vertica lement dans la chambre de raccordement pour régler le niveau du liquide, ledit piston constituant de préférence le conducteur électrique de liaison entre la chambre et l'extérieur. 7. Capteur pour accéléromètre, selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les passages sont fermés de façon étanche par des bouchons qui constituent en meme temps des supports res pectifs pour les résistances insérées dans les passages, un fluide étant de préférence logé entre le niveau supérieur du liquide dans les passages et le bouchon de fermeture correspon dant, dans le but d'atténuer les oscillations du liquide conduc teur. 8. Capteur pour accéléromètre, selon des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que pour atténuer les fluctuations du liquide conducteur d'un passage à l'autre, le piston de réglage du ni veau porte un pavillon placé dans la zone de confluence des pas sages, lequel suivant Sa position angulaire, commandée par le piston s'oppose plus ou moins aux oscillations du flux entre les dits passages. 9. Capteur pour accéléromètre, selon la revendication 1, caracté risé en ce que dans le corps isolant sont formés trois passages tubulaires rectilignes intercoamunicants, deux au moins de ceux ci ayant des inclinaisons différentes sur l'horizontale, de fa çon à permettre des mesures dans deux champs-différents d'accé lération. 10. Capteur pour accéléromètre, selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le corps isolant est constitué par un bloc unique en forme de parallélépipède. lia Capteur pour accéléromètre, selon une des revendications 1--a' 9, caractérisé en ce que le corps est formé de deux parties ac couplées, et en ce qu'une des parties du corps présente, du coté de l'ccouplement, des canaux et une rainure ouverts, cependant que l'autre partie porte en correspondance les résistances et le conducteur avec les bornes respectives de raccordement au circuit extérieur, 120 Capteur pour accéléromètre; selon la revendication 11, caracté risé en ce qu'unie des parties du corps est constituée par une plaque en céramique dtun module hybride portant sur la face ex terne l'électronique de mesure et sur la face interne les ré sistances. 13. Capteur pour accéléromètre, selon une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'amortissement des fluctuations du liquide conducteur peut e & re contrôlé au moyen d'une conduite, à section réglable, qui relie les parties supérieures des pas sages tubulaires.