Brevet FR2459669A1 — publié le 19810116

La présente invention a pour objet une fixation de ski de sécurité électronique comportant des capteurs de force émettant des signaux électriques, adaptés à enregistrer les forces et/ou les couples agissant sur la jambe du skeur, do- tés d'un dispositif électronique intégré qui, si les forces ou les couples atteignent une valeur dangereuse, actionne le dispositif de déclenchement de la fixation au moyen d'un si- gnal de déclenchement. A titre d'exemple, les fixations de ski de sécurité élec- troniques connues de ce genre décrites par les DE-OS 22 44949 et 25 19 544 ne comportent qu'un capteur de force pour mesu- rer chacune des forces et chacun des couples typiques qui agissent sur la jambe du skieur en action. On voit donc que les fixations de ski de sécurité électroniques connues devien- nent inutilisables dès qu'un seul capteur de force présente une défectuosité ou fait défaillance. C'est donc un but de l'invention de créer une fixation de ski de sécurité électronique dont la sûreté de fonctionne- ment et la fiabilité sont augmentées grâce au fait que la défaillance de capteurs de force isolés ne porte atteinte ni à leur aptitude ni à leur possibilité de fonctionnement. Ce résultat est obtenu par l'invention avec une fixation de ski de sécurité du type indiqué au début grâce au fait que, pour déterminer et mesurer chacune des contraintes typiques (force ou couple) agissant sur la jambe du skieur, il est pré- vu au moins deux capteurs de force dont chacun émet indépen- damment un signal de déclenchement s'il mesure une force de grandeur inacceptable pour la jambe du skieur. La sûreté de fonctionnement de la fixation de ski de sécurité selon l'in- vention est considérablement augmentée par le fait que chacun des capteurs de force,-qui sont prévus au moins en double exemplaire, est capable de délivrer indépendamment un signal provoquant le déclenchement de la fixation, de sorte que, mê- me en cas de défaillance de capteurs de force isolés, la sûre- té de fonctionnement est pleinement assurée. Une fixation de ski de sécurité électronique peut égale- ment devenir inutilisable par le fait qu'en cas de défaillance de capteurs de force isolés, les valeurs fournies deviennent inexactes. La sûreté de fonctionnement d'une fixation de ski de sécurité peut donc être-encore augmentée si les signaux me- surés défectueux sont éliminés. Selon un développement parti- culièrement avantageux de l'invention, il est donc prévu qu'à chaque capteur de force est associé un comparateur qui compa- re les signaux mesurés avec une valeur de référence correspon- dant à une grandeur de signal invraisemblablement élevée et élimine en tant que signaux défectueux les signaux atteignant ladite valeur de référence. Selon ce mode de réalisation, seuls les signaux qui se trouvent dans des plages raisonnable- ment acceptables et qui dépassent une valeur seuil correspon- dant aux forces admissibles, provoquent le déclenchement de la fixation, à l'exception du cas o les signaux de sortie des deux capteurs de force de la paire de capteurs atteignent en même temps une valeur trop élevée, ce qui indiquerait un effet de force normal, très violent, -maisde brève durée. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 représente schématiquement une plaque de semelle d'une fixation de ski de sécurité électronique, les zones dans lesquelles se trouvent les capteurs de force étant précisées; - la figure 2 montre la disposition par paires des cap- teurs de force dans des ponts de mesure destinés à déterminer les forces de traction et de pression ainsi que les couples de rotation; - la figure 3 montre la disposition des capteurs de force dans les ponts destinés à mesurer les forces antérieures et postérieures ainsi que les forces qui interviennent en cas de basculement vers la gauche ou vers la droite; - la figure 4 montre la disposition par paires des cap- teurs de force dans les ponts destinés à déterminer les forces, couples et mouvements de basculement; - la figure 5 est un schéma-bloc de la fixation de sécu- rité; - la figure 6 est une représentation graphique du fonc- tionnement du système. La plaque de semelle 13 représentée à la figure 1 est, de façon connue en soi et non représentée, fixée sur le ski par une plaquette de fixation. Cette plaque comporte dans la zone de l'éminence du gros orteil et dans celle du talon de la chaussure de ski des capteurs de force 1 à 8 adaptés à me- surer les forces de traction et de pression. Pour mesurer les couples de rotation, il est prévu des capteurs de force 9 à 12 qui prennent appui contre des butées 14, 15 solidaires du ski. Les capteurs de force 1 à 8 ne réagissent qu'aux pres- sions s'exerçant dans l'axe vertical. Les capteurs de force 9 à 12 sont des capteurs de couple qui ne réagissent qu'aux pressions s'exerçant dans l'axe horizontal. Chacun des capteurs de force mesurant les forces et les couples ne peut agir que si, de façon connue en soi, il est disposé dans un montage en pont électrique. Les capteurs de force décrits dans l'exemple de réalisation choisi et représenté sont de ceux dont, sous l'effet des ten- sions provoquées par les forces, la résistance varie sensible- ment proportionnellement à la force qui agit. Mais on pourrait également utiliser tout aussi bien des capteurs de force fonc- tionnant suivant d'autres principes. Lorsque les capteurs de force disposés dans les montages en pont sont soumis à des tensions correspondant à la force agissante, leur résistance est modifiée, de sorte que le pont qui était précédemment en équilibre devient dissymétrique. Il en résulte la procréation d'une tension de sortie qui correspond à la traction ou à la pression mesurée par le capteur de force. Etant donné que les montages en pont sont connus en soi, il est inutile de les d' écrire ici en détail. Dans le dispositif représenté schématiquement à la figure 2, les différents montages en pont ont pour rôle de mesurer les forces et les couples indiqués ci-après BR.1: première force avant BR.2: deuxième force avant BR.3: première force arrière BR.4: deuxième force arrière BR.5: premier couple de rotation vers la droite BR.6: deuxième couple de rotation vers la droite BR.7: premier couple de rotation vers la gauche BR.8: deuxième couple de rotation vers la gauche. Pour chacune des forces et chacun descouples qui agis- sent, il est prévu deux montages en pont, ce qui double la sécurité en cas de défaillance d'un pont de Wheatstone. Chaque signal traité dans le dispositif électronique subordonné qui dépasse les valeurs seuils critiques pour la grandeur et le temps entraîne le déclenchement de la fixation. La figure 3 montre les montages en pont qui mesurent un basculement du skieur vers la droite ou vers la gauche ainsi que vers l'arrière ou vers l'avant. Les différents montages en pont mesurent forces et basculements de la façon suivante: BR.1: les forces avant ou un basculement vers l'arrière BR.2: les forces arrière, ou un basculement vers l'avant BR.3: un basculement vers la gauche BR.4: un basculement vers la droite. La figure 4 montre un dispositif qui permet de mesurer aussi bien les forces avant que les forces arrière et les for- ces qui interviennent en cas de basculement vers la gauche et vers la droite, chacune de ces forces provoquant indépendam- ment le déclenchement de la fixation en cas de dépassement de la valeur seuil. Les différents montages en pont mesurent ces forces de la façon suivante: BR.1 et BR.2: première force avant - BR.3 et BR.4: deuxième force avant BR.5 et BR.6: première force arrière BR.7 et BR.8: deuxième force arrière BR.1 et BR.5: première force intervenant en cas de bas- culement vers la gauche BR.2 et BR.6: première force intervenant en cas de bas- culement vers la droite BR.3 et BR.7: deuxième force intervenant en cas de bas- culement vers la gauche BR.4 et BR.8: deuxième force intervenant en cas de basculement vers la droite. Le schéma-bloc de la figure 5 montre la façon dont chacu- ne des forces mesurées est comparée à un signal d'erreur de grandeur invraisemblable, seul les signaux qui se trouvent dans une plage raisonnablement acceptable étant traités dans le dispositif électronique subordonné et provoquant le déclen- chement de la fixation en cas de dépassement de la valeur seuil critique. La description ci-après se rapporte seulement à la paire associée à la première force avant (16, 26) mais cette description s'applique également par analogie à toutes les autres forces et tous les autres couples qui sont mesurés avec les dispositifs représentés aux figures 2 à 4. La première force avant mesurée est comparée dans le com- parateur 18 avec la valeur de signal d'erreur invraisemblable 17. Si le résultat de la comparaison est que le signal de for- ce se trouve dans la gamme raisonnablement acceptable, ce signal de force est transmis par l'intermédiaire du contacteur électronique 19 et du redresseur 20 monté en aval à l'intégra- teur 21. Si le comparateur 18 signale que la grandeur issue du montage en pont 16 est déraisonnable, le contacteur 19 est verrouillé par l'intermédiaire de l'élément ET 22 et de l'élé- ment NON-ET 23 intercalé. Le signal mesuré, reconnu comme faux, n'est donc pas traité dans le dispositif électronique subordonné. Dès que les intégrateurs2l ont détecté des forces dange- reuses pour la jambe du skieur, ils émettent des signaux qui, par l'intermédiaire des éléments OU, font parvenir des impul- sions de déclenchement au mécanisme de déclenchement de la fixation. Si les deux comparateurs associés aux capteurs de force mesurant les mêmes forces signalent que les grandeurs mesu- rées par les montages en pont subordonnés sont déraisonnables, on considère ceci comme l'indication d'une force normale, très violente. Les contacteurs électroniques sont alors fermés, de sorte qu'un intégrateur 21 poursuit le traitement des signaux de force à condition que leurs valeurs de grandeur et de temps justifient un déclenchement de la fixation. La figure 6 est une représentation graphique du fonction- nement du système. Au moyen de six périodes ou intervalles de temps sont représentées les différentes combinaisons des si- gnaux de sortie des deux ponts de capteurs de force qui sont surveillés par le réseau de contrôle d'erreur. Période 1 Les deux ponts (16 et 26) émettent des signaux de force qui se trouvent en dessous de la zone de défaut définie par le niveau de référence 17. On a donc aux sorties des deux comparateurs (18 et 27) le petit signal de même qu'aux sor- ties des deux éléments ET (22 et 28) et les contacteurs 19 et 20 sont fermés (le contacteur représenté opère avec une logique d'inverseur), l'intégrateur 21 réagissant normalement aux signaux de force. Période 2 Les deux ponts émettent en même temps un signal de force anormalement grand qui dépasse le niveau de référence d'er- reur 17. Il se forme alors aux sorties des deux comparateurs le grand signal, de sorte que le signal qui apparaît à la sortie de l'élément NONET est le petit signal. Par suite, le petit signal continue à apparaître aux sorties des deux élé- ments ET et les contacteurs 19 et 29 restent fermés de sorte que l'intégrateur traite normalement les signaux. Période 3 Même fonctionnement qu'àla période 2. Période 4 Le niveau de référence d'erreur 17 est dépassé par le signal de sortie du pont de capteur de force 2 (26). Le grand signal apparaît à la sortie du comparateur 18 mais non à la sortie du comparateur 27. A une entrée de l'élément NON-ET apparaît maintenant le signal grand signal, et, à l'autre en- trée, le petit signal. Le grand signal continue donc à appa- raître à la sortie. Aux deux entrées de l'élément ET 22 on a le grand signal et, par conséquent, à sa sortie également. Le contacteur 19 s'ouvre, de sorte que le pont de capteur de for- ce 16 est retiré du parcours de traitement. A l'une des en- trées de l'élément ET 28 apparaît le grand signal et, à l'au- tre, le petit signal, qui apparaît donc également à la sortie. Le contacteur 29 reste fermé. Le signal de force venant du pont 26 est, en cas de besoin, traité par l'intégrateur. Période 5 Comme aux périodes 1 et 3. Période 6 Le niveau de référence d'erreur est dépassé par le signal de sortie du pont de capteur de force 2 (26). A la sortie du comparateur apparaît le grand signal qui apparaît donc égale- ment à la sortie de l'élément ET 20. Le contacteur 29 s'ouvre, de sorte que le pont défectueux est retiré du parcours de traitement. Le petit signal subsiste à la sortie du compara- teur 18 et de l'élément ET 22. Le contacteur 19 reste fermé. Le système réagit au signal "Bon" du pont de capteur de force 1 (16). A la figure 6, le contacteur peut opérer avec fonction- nement logique normal, c'est-à-dire se fermer sous l'effet du grand signal, si on remplace les deux éléments ET par des éléments OU et l'élément NON-ET par un élément NOR. Il y a lieu de noter qu'un pont défectueux est normale- ment saturé dans un sens ou dans l'autre. REVENDICATIONS 1. Fixation de ski de sécurité comportant des capteurs de force émettant des signaux électriques, adaptés à enregis- trer les forces et/ou les couples agissant sur la jambe du skieur, dotée d'un dispositif électronique intégré qui, si, les forces ou couples atteignent une valeur dangereuse, ac- tionne le dispositif de déclenchement de la fixation au moyen d'un signal de déclenchement, caractérisée en ce que, pour dé- terminer et mesurer chacune des contraintes typiques (force ou couple), agissant sur la jambe du skieur, il est prévu au moins deux capteurs de force dont chacun émet indépendamment un signal de déclenchement s'il mesure une force de grandeur inacceptable pour la jambe du skieur. 2. Fixation de ski de sécurité selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'à chaque capteur de force est associé un comparateur qui compare les signaux mesurés avec une valeur de référence correspondant à une grandeur de signal de réfé- rence invraisemblablement élevée et élimine en tant que si- gnaux défectueux les signaux atteignant ladite valeur de réfé- rence, sauf lorsque les deux capteurs de force dépassent en même temps la valeur de référence correspondant à la grandeur de signal invraisemblablement élevée, les parcours de traite- ment normaux n'étant pas modifiés dans ce cas.