Brevet FR2283444A1 — publié le 19760326

L'invention est relative aux dispositifs détecteurs d'une variation de vitesse dans une direction déterminée, lesdits dispositifs détecteurs comportant une masse montée librement dans un logement allongé suivant un axe, dit "axe de sensibilité", paral le le à la susdite direction. Dans des dispositifs de ce type connus jusqu'à ce jour, on mesurait les variations instantanées de vitesse, c'est-àdire l'accélération, en mesurant les déplacements de la masse sous les actions antagonistes des forces d'inertie et d'une force de rappel -, ou en mesurant une force s'opposant aux déplacements auxquels la masse serait soumise par les forces d'inertie. On a dà proposé de remplir le logement par un fluide plus ou moins visqueux, dans le but d'amortir les déplacements de la masse. De tels dispositifs détecteurs permettent donc de mesurer une accElération, et de ce fait une variation de vitesse si l'on connait le temps pendant lequel l'accélération mesurée s'exerce. Dans le cas où l'on désire uniquement connaitre une variation de vitesse, les dispositifs détecteurs connus jusqu'à ce jour présentent donc l'inconvénient de nécessiter une intégration de l'ascélération. La présente invention a pour but un dispositif détecteur qui donne directement une indication sur les variations de vitesse quel que soit le temps mis pour que ces variations de vitesse sopérent, c'est-à-dire quelque soit l'accélération. Le dispositif détecteur conforme à l'invention comporte une masse montée librement dans un logement allongé suivant un axe, dit "axe de sensibilité", parallèle à la direction suivant laquelle on désire mesurer la variation de vitesse, le susdit logement étant étanche et rempli par un fluide, et il est caractérisé par le fait que, - des moyens de retenue sont prévus dans une zone du lo gesent pour y immobiliser la masse tant que 1'accélération demeure inférieure à une valeur critique, dité "seuil de déclenchement", - des moyens de-détection sont prévus à l'une au moins des extrêmités du logement pour y détecter l'impact de la masse, - l'agencement du logement et de la masse étant tel que, compte tenu de la viscosité du fluide, les forces visqueuses rencontrées par la masse en mouvement sont prépondérantes devant les autres forces engendrées sur la masse par les variations de vitesse. On conçoit alors que lorsque le dispositif sera soumis à une accélération parallèle à son axe de sensibilité et supérieure à son seuil de déclenchement, la masse sera arrachée à ses moyens de retenue et viendra, au bout d'un temps qui dépendra de l'accélération avec laquelle s'opère la variation de vitesse, frapper les moyens de détection qui détecteront, grâce à tout système approprié, l'impact de la masse, donc la variation de vitesse. Selon un mode de réalisation de l'invention, relatif à un dispositif capable de détecter des variations de vitesse dans les deux sens (variations de vitesse positives et négatives), les moyens de retenue sont disposés dans une zone médiane du logement, et les moyens de détection sont disposés aux deux extrémités du logement. Selon un mode de réalisation de l'invention, relatif à un dispositif capable de détecter des variations de vitesse dans un seul sens (variations de vitesse positives ou négatives suivant le sens de montage du dispositif), les moyens de retenue sont disposés à l'une des extrémités du logement, et les moyens de détection sont disposés à l'autre extrémité du logement. De plus, il est avantageux de ménager une chambre d'expansion autorisant la variation, sous l'effet des variations de températures, du volume occupé par le fluide de remplissage. Par ailleurs, la viscosité deoe fluide variant également avec la température, on risquerait d'affecter de façon systématique la sensibilité de l'appareil si on ne prenait pas de précautions spéciales.Pour compenser l'augmentation (ou la diminution) de volume du fluide de remplissage et l'augmentation (ou la diminution) de sa viscosité résultant d'une élévation (ou d'une baisse) de température, on peut avoir recours à une construction selon laquelle on rend coule sante l'extremité du logement qui porte les moyens de retenue, ou la (ou les) extrémité du logement qui porte les moyens de détection (ou encore ces-deux extrmités). Cette extrémité est reliée au corps du logement par l'intermédiaire d'une paroi déformable, telle qu'un soufflet.On conçoit alors que lorsque la température augmente, le fluide se dilate, provoque la déformation de la paroi déformable, et éloigne l'extremité montée coulissante de l'autre extremité ; on augmente donc la distance qu'aura à franchir la masse entre les moyens de retenue et les moyens de détection, mais la température ayant augmenté, la viscosité du fluide se trouvera diminuée. L'augmentation de la distance et la diminution de la viscosité provoquée par une augmentation de la température pourront donc se compenser, et les caractéristiques du dispositif ne s'en trouveront que peu, ou même pas du tout, affectées. De même une diminution de la température provoquera une diminution de la distance et une augmentation de la viscosité qui pourront se compenser, les caractéristiques du dispositif ne s'en trouvant que peu, ou même pas du tout, affectées. Cette construction particulièrement avantageuse permet donc de réaliser un dispositif pratiquement insensible aux variations de température, tout au moins dans un domaine correspondant à son utilisation L'invention consiste, mises à part les dispositions principales dont il vient d'être question, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin sont relatifs à des modes de réalisation préférés de l'invention et ne comportent, bien entendu, aucun caractare limitatif. La figure 1 de ce dessin est une coupe schematique d'un dispositif établi conformément à un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une coupe montrant un dispositif conforme à un autre mode de réalisation de l'invention. Sur les figures 1 et 2 on a représenté un appareil pour mesurer des variations de vitesse suivant une direction X1X2 Ce dispositif comporte une masse 1 montée librement dans un logement allongé 2 qui s'étend suivant la direction X1X2 qui en constitue l'axe de sensibilité. Ce logement est rempli par un fluide plus ou moins visqueux, qui peut être avantageusement être constitué par une huile, par exemple une huile aux silicones. Des moyens de retenue 3 sont prévus dans une zone du logemment 2 pour y immobiliser la masse 1 tant que l'accélération demeure inférieure à une valeur critique constituant le seuil de déclenchement du dispositif. Des moyens de détection 4 sont prévus à l'une au moins des deux extrémités du logement 2 pour y détecter l'impact de la masse. L'agencement du logement2etde la masse 1 est tel que, compte tenu de la viscosité de l'huile contenue dans ledit logement 2, les forces visqueuses rencontrées par la masse 1 en mouvement sont prépondérantes devant les autres forces engendrées sur la masse 1 par les variations de vitesse. Cet agencement peut être obtenu en jouant sur la section de passage laissée libre entre la masse i et les parois internes du logement 2 (jeu entre la masse et le logement, usinage des parois du logement pour ménager un ou plusieurs passages pour l'huile, usinage de la masse pour ménager un ou plusieurs passages pour l'huile). Si X et X" désignentla vitesse et l'accélération du dispositif par rapport à une trièdre de référence, et si x' et xt désignent la vitesse et l'accélération de la masse par rapport au logement, on peut écrire fx' =m (X" - x"), f désignant le coefficient de frottement visqueux, c'est-à-direle rapport entre la force exercée sur la masse et la vitesse correspondante de la masse dans sonlogementet m dénant sa masse. Cette équation peut s'écrire mX" = fx' + mx". On a donc intérêt à ce que les forces visqueuses fx' soient supérieures, dans une large mesure, aux forces d'inertie mx", dues à l'accélération relative de la masse 1 par rapport au logement 2. En particulier, si l'on peut négliger ces forces d'inertie, la susdite équation peut s'écrire de façon simplifiée mX" = fx' soit par intégration par rapport au temps t entre les instants t et tb Si à l'instant ta la masse est en contact avec les moyens de retenue, et si à l'instant tb la masse est venue frapperles moyens de détection, l'équation ci-dessus s'écrit A V = f D m v V désignant la variation de vitesse du dispositif, et D la distance séparant les moyens de retenue des moyens de détection. C'est pour la raison exposée ci-dessus qu'il est avantageux d'agencer le logement 2 et la masse 1 pour que, compte tenu de la viscosité de l'huile, les forces visqueuses soient supérieures dans un rapport de 1000 environ aux forces d'inertie dues à l'ac- célération relative. Sur la figure 1, les moyens de retenue 3 sont disposés dans une zone médiane 5 du logement 2, et les moyens de détection 4 sont disposés aux deux extrémités 6 et 7 du logement 2. Ce dispositif peut donc être utilisé pour détecter des variations de vitesse dans les deux sens (variations de vitesse positives et négatives). Sur la figure 2, les moyens de retenue 3 sont disposés à l'une des extr6mités 6 du logement 2, et les moyens de détection 4 sont disposés à l'autre extrémité 7 du logement 2. Ce dispositif peut donc être utilisé pour détecter des variations de vitesse dans un seul sens (variations de vitesse positives ou négatives suivant le sens de montage du dispositif). Selon la construction du dispositif faisant l'objet du mode de réalisation de la figure 2, I'extr8rité 6 du logement 2 qui porte les moyens de retenue 3 est montée coulissante dans le logement 2, ladite extrémité montée coulissante étant reliée au corps g du logement 2 par un soufflet déformable g. Constructivement, cette extraité 6 peut être constituée par un piston 10 coulissant monté avec leu dans le corps 8 du logement 2, et comportant au moins un passage 11, de sorte que l'huile puisse occuper le volume situé du côté du soufflet 9. I1 serait également possible, suivant des variantes non représentées, - de monter coulissante l'extremité qui porte les moyens de détection, toujours avec une paroi déformable la reliant au corps du logement, - ou de monter coulissante l'extrmité qui porte les moyens de retenue, et ltextriaité qui porte les moyens de détection, toujours avec une paroi déformable reliant chacune de ces deux extrémités au corps du logement. On obtient donc, pour une augmentation de la température, une augmentation de la distance D et une diminution de la viscosité, donc du coefficient f, et pour une diminution de la température, une diminution de la distance D et une augmentation de la viscosité, donc du coefficient f. Les caractéristiques du dispositif ne se trouvent donc que peu, ou même pas du tout, affectées par des variations de température. En ce qui concerne les moyens de détection 4, ils peuvent avantageusement être agencés de manière à retenir la masse i des que l'impact a été détecté. On peut faire comporter à ces moyens de détection 4 un contact électrique 12 qui est normalement ouvert et qui se ferme lors de l'impact de la masse 1, ledit contact électrique faisant partie d'un circuit électrique 13 comprenant une source de courant 14 et un dispositif de signalisation 15 pour exploiter l'information "impact", dispositif qui peut être constitué par un signal lumineux, par un signal sonore, ou encore par une minuterie déclenchee par la fermeture du susdit contact électrique 12 et destinée à agir sur un organe à commande Pour retenir la masse 1 dès que l'impact a été détecté, il est alors avantageux de faire comporter au circuit électrique 13 un électro-aimant 16 dont l'excitation est commandé par la fermeture du contact électrique 12, la masse 1 étant alors constituée en matériau magnétique. En ce qui concerne les moyens de retenue 3, ils peuvent comporter un aimant permanent 17 engendrant une force juste supérieure au poids de la masse. Au point de vue constructif, le logement 2 est de préférence cylindrique et la masse 1 peut alors être constituée par une bille métallique ; du côté de son extrémité 7 porant les moyens de détection 4, le logement 2 peut présenter une partie de plus grand diamètre 18 abritant l4lectro-aimant 16 et les sorties de conducteurs étanches i9. Cette partie de plus grand diamètre 18 peut être fermée par un couvercle 20 constituant le support pour les moyens de détection 4 et l'électro-aimant 16. Le montage de l'appareil s'effectue alors de la façon suivante - le corps 8 du logement 2 et son couvercle 20 sont immergés, séparément, dans un bain d'huile, la bille 1 étant maintenue par les moyens de retenue 2, - le couvercle 20 est fixé sur le corps 8 du logement 2, - un bouchon 21, prévu pour obturer un orifice 22 ménagé dans le logement 2, est ouvert, - le piston 10 constituant l'extrémité 6 portant les moyens de retenue 3 est enfoncé dans le logement 2, chassant l'huile par l'orifice 22, jusqu'à ce que la bille 1 actionne les moyens de détection 4, un interrupteur 23 permettant de mettre l'électroaimant 16 hors circuit, - le piston 10 est alors ramené en arrière jusqu'à une position donnée, repérée par une cote mesurant son éloignement par exemple à partir du couvercle 20 et correspondant à la distance D souhaitée, - le bouchon 21 est fermé, - et l'interrupteur 23 est remis dans sa position pour laquelle l'électro-aimant 16 est en circuit. A titre d'exemple d'application de l'invention, on peut citer - la mise à feu de missiles dès qu'une certaine vitesse est atteinte, - la détection de chocs sur des emballages pour un matériel important, - la détermination d'un minimum de vitesse d'impact sur des véhicules routiers. REVENDICATIONS 1. Dispositif détecteur d'une variation de vitesse dans une direction déterminée, comportant une masse montée librement dans un logement allongé suivant un axe de sensibilité parallèle à la susdite direction, le susdit logement étant étanche et rempli par un fluide, caractérisé par le fait que, - des moyens de retenue (3) sont prévus dans une zone du logement (2) pour y immobiliser la masse (1) tant que l'accélération demeure inférieure à un seuil de déclenchement, - des moyens de détection (4) sont prévus à l'une au moins des extrémités du logement (2) pour y détecter l'impact de la masse (1), - les moyens de retenue (3) et/ou les moyens de détection (4) étant portés par une pièce (10), mobile dans le sens de l'axe de sensibilité et reliée au corps (8) du logement (2) par une paroi déformable (9), la capacité définie par cette paroi déformable (9) étant entièrement remplie par le fluide occupant le logement (2), - l'agencement du logement (2) et de la masse (1) étant tel que, compte tenu de la viscosité du fluide, les forces visqueuses rencontrées par la masse (1) en mouvement sont prépondérantes devant les autres forces engendrées sur la masse (1) par les variations de vitesse. 2. Dispositif détecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le rapport entre les forces visqueuses et les forces d'inertie dues à l'accélération relative da masse (1) par rapport au logement (2) est de l'ordre de I 000. 3. Dispositif détecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les moyens de détection (4) sont agencés de manière à retenir la masse (1) dès que l'impact a été détecté. 4. Dispositif détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens de détection-14) comportent au moins un contact électrique (12). 5. Dispositif détecteur selon les revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que les moyens de détection (4) comportent au moins un électro-aimant (16), le contact électrique (12) étant monté sur un circuit (13) comportant une source de courant (14) et le susdit électro-aimant (16), la masse (1) étant alors constituée par un matériau magnétique. 6. Dispositif détecteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le circuit (13) comporte un interrupteur (23) permettant de mettre l'électro-aimant (16) hors circuit. 7. Dispositif détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les moyens de retenue (3) engendrent une force juste supérieure au poids de la masse (1). 8. Dispositif détecteur selon l'une quelconque desrevendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les moyens de retenue (3) comportent au moins un aidant permanent (17), la masse (1) étant alors constituée par un matériau magnétique. 9. Dispositif détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'un orifice (22) est ménagé dans le logement (2), ledit orifice (22) étant normalement obturé par un bouchon (21). 10. Dispositif détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le logement (2) est cylindrique et la masse (1) est sphérique.