Brevet FR2448153A1 — publié le 19800829

La présente invention concerne d'une manière générale les décéléro (accéléro) mètres, et vise plus particulièrement les décéléromètres mis en oeuvre pour la commande de freins d'essieu à mande électrique, comme c'est le cas pour le freinage d'un véhicule tracté, caravane par exemple, attelé à un véhicule tracteur, voiture de tourisme par -exemple. Dans certaines caravanes au moins, en effet, le freinage est assuré par des freins à commande électrique, ou plus précisément électromagnétique, dont le signal de commande doit etre fonction de la décélération du véhicule tracteur. Pour le contrôle de ce freinage, il a donc été déjà proposé de mettre en oeuvre un décéléromètre, et notamment un décéléromè- tre comportant un organe mobile qui est apte à se déplacer à l'encontre de moyens élastiques de rappel le sollicitant en permanence en direction d'une butée de repos, et un organe fixe, formant détecteur de proximité, qui est apte à délivrer un signal de sortie fonction de la position dudit organe mobile, comme c'est le cas par exemple dans la demande de brevet français déposée le 15 Décembre 1978 sous le No 78 35433. Pour un tel contre du freinage d'une caravane, il convient, bien entendu, de respecter les normes en la matière, qui prévoient maintenant d'une part l'envoi aux freins d'une telle caravane d'un signal de commande non nul dès que le conducteur du véhicule tracteur appuie sur la pédale de frein de celui-ci, et d'autre part une évolution ensuite linéaire du couple de freinage fourni par lesdits freins en fonction de la décélération de l'ensemble roulant formé conjointement par la caravane et le véhicule tracteur. Cette deuxième exigence implique, en pratique, que le signal de sortie du détecteur de proximité mis en oeuvre soit linéaire, ou, autrement dit, qu'un tel détecteur de proximité soit en mesure de délivrer une tension proportionnelle à la distance qui sépare de lui l'organe mobile auquel il est associé. Or, certains au moins des détecteurs de proximité susceptibles d'erre mis en oeuvre, et c'est le cas pour les sondes à effet Hall proposées dans la demande de brevet français mentionnée ci-dessus, ne satisfont à cette condition que pour une plage limitée de leur course de réponse propre. En effet, celle-ci a le plus souvent une allure globalement parabolique. I1 en résulte que les décéléromètres de ce type ne peuvent à ce jour entre mis en oeuvre que dans les limites d'un débattement très reduit de l'organe mobile, ce qui en réduit la sensibilité, et donc la précision La présente invention a d'une manière générale pour objet un décéléromètre, apte à entre également utilisé en accéléromètre, et donc dit ci-après décéléro (accéléro) mètre, exempt de 1 'inconvé- nient succinctement exposé ci-dessus, et donc susceptible d'une grande sensibilité et d'une grande précision. Ce décéléro (accéléro) mètre est du genre comportant un organe mobile, qui est apte à se déplacer à l'encontre de moyens élastiques de rappel le sollicitant en permanence en direction d'une butée de repos, et un organe fixe, formant détecteur de proximité, qui est apte à délivrer un signal de sortie fonction de la position dudit organe mobile, et est caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques de rappel de l'organe mobile comportent au moins deux ressorts de raideurs différentes montés en série. Par exemple, deux ressorts sont mis en oeuvre, qui sont séparés l'un de l'autre par une plaquette entretoise montée coulissante dans un corps creux présentant pour elle un épaulement fixe de repos, et dont un, lorsque l'organe mobile est en appui contre sa butée de repos, est sous une précontrainte suffisante pour que son entrée. en action soit différée jusqu'à venue à un effort de contrainte prédéterminé de l'autre. Selon une forme particulière de réalisation, la précontrainte initiale de l'un des ressorts est ainsi faite suffisante pour que son entrée en action soit différée jusqu'à venue à spires jointives de l'autre. Quoi qu'il en soit, par un choix de la raideur des ressorts mis en oeuvre, par leur montage relatif, et par leur éventuelle précontrainte initiale lorsque l'organe mobile est en appui contre la butée de repos, il est possible de faire en sorte que la courbe représentative de leurs flèches relatives lorsque l'organe mobile se déplace sous les effets d'une décélération, c'est-à-dire la cour- be représentative de l'écrasement dont ils sont alors l'objet, enveloppe au mieux une courbe d'allure globalement parabolique, correspondant à celle de la courbe de réponse propre du détecteur de proximité. Il est ainsi possible, suivant l'invention, de compenser ,par les ressort en oeuvre, l'écart de la courbe de réponse propre d ectewr proximité vis-à-vis de la linéarité, et donc de faire en sorte que le signal de sortie globalement délivré par celui-ci soit proportionnel, comme recherché, à la distance qui sépare de lui l'organe mobile. Une telle disposition permet donc avantageusement d'étendre la zone~d'utilisation des détecteurs de proximité mis en oeuvre,et notamment des sondes à effet Hall, à des parties de leur courbe de réponse propres non linéaires, et donc d'accroître en correspondance la course acceptable pour l'organe mobile, au bénéfice de la sensibilité et de la précision de l'ensemble. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels la figure 1 est un bloc diagramme d'un décéléro (accéléro)mètre suivant l'invention, et des éléments qui lui sont associés pour la commande d'un quelconque récepteur la figure 2 est, à échelle différente, une vue en coupe axiale du décéléro (accéléro) mètre suivant l'invention les figures 3A,3B sont des vues analogues à celle de la figure 2 et se rapportent à deux phases successives du mode de fonction de ce décéléro (accéléro) mètre la figure 4 est un diagramme illustrant ce mode de fonctionnement la figure 5 est, en correspondance, un diagramme se rapportant au récepteur commandé. Ces figures illustrent à titre d'exemple l'application de 1' invention à la commande, à partir d'une source de courant continu 10, d'un frein d'essieu à commande électrique 11, du type des freins électromagnétiques équipant usuellement les caravanes, la source de courant continu 10 étant alors, en pratique, soit la batterie du véhicule tracteur auquel est attelée une telle caravane, soit une batterie prévue dans cette caravane pour la rendre autonome. Sur l'alimentation par la source 10 du frein ll se trouvent interposés, d'une part un contact interrupteur 12, lui-même piloté, dans l'exemple de réalisation représenté, par un relais 13 sur 1' alimentation duquel se trouve à son tour interposé un contact interrupteur 14 commandé par la pédale de frein du véhicule tracteur concerné, à la manière des feux de stop de ce véhicule, et d'autre part le transistor de sortie 15 d'un montage DRLINGTON 16 faisant office d'amplificateur de puissance. Le transistor d'entrée 17 de ce montage DXRLINGTON est asser vi, par l'intermédiaire d'un amplificateur 18 dontle gain peut entre réglé par manoeuvre d'un potentiomètre 19, à un décéléro (accéléro) mètre désigné par la référence générale 20 à la figure 1. Tel que schématisé à la figure 1, ce décéléro (accéléro) mètre est globalement formé d'un capteur 21, contenant un organemo- bile sensible à une décélé (accélé)ration, ainsi qu'il apparaitra ci-après, et d'un organe fixe 22 formant détecteur de proximité sensible à la position dudit organe mobile. Tel que représenté en détail à la figure 2, l'organe mobile que comporte le capteur 21 est, dans l'exemple de réalisation représenté, une bille 23 engagée à frottement doux dans un alésage 24 d'un corps creux 25 ; il s'agit en pratique d'une bille métallique, et le corps creux 25 est de préférence en matière synthétique, du type de celle vendu par exemple sous les dénominations commerciales "DERIN" "ERTALON" ou "NYLON". Cette bille 23 est soumise à des moyens élastiques de rappel qui la sollicitent en permanence en direction d'une butée de repos 27 montée réglable en position sur le corps creux 25, du cté du détecteur de proximité 22. Dans l'exemple de réalisation représenté, cette butée de repos 27 est formée par la face interne du fond 28 d'un bouchon 29 rapporté par vissage sur le corps creux 25 ; dans sa zone centrale, ce fond 28 est ajouré d'une ouverture 30 dont le bord forme unsie- ge de repos pour la bille 23. Suivant l'invention, les moyens élastiques de rappel associés à la bille 23 comportent, dans l'exemple de réalisation représenté, deux ressorts de raideurs différentes montés en série et séparés l'un de l'autre par une plaquette entretoise 31 montée mobile, et plus précisément coulissante, dans un alésage 32 du corps creux 25 de diamètre supérieur à celui de i'alésage 24 dans lequel est montée la bille 23, en sorte qu'un épaulement fixe de repos 33 est formé entre ces alésages pour la plaquette entretoise 31, à savoir, du coté de cet épaulement fixe de repos 33, un premier ressort 35A, qui agit sur la bille 23 en prenant appui sur la plaquette entretoise 31, et, du cbté opposé à l'épaulement fixe de repos 33 de celle-ci, un deuxième ressort 35B, qui agit sur la plaquette entretoise 31 en prenant appui sur un épaulement fixe d'appui 36 monté réglable en position sur le corps creux 25. Dans l'exemple de réalisation représenté, cet épaulement fixe d'appui 36 est formé par le fond d'un bouchon 37 rapporté par vis sage sur le corps creux 25, ce fond porte dans sa zone centrale un pion 38 propre au centrage du ressort 35B, etr dans un meme but, la plaquette entretoise 31 présente des logements borgnes 37A,37B dans lesquels sont engagés les ressorts 35A,35B. Lorsque la bille 23 constituant l'organe mobile est en appui contre sa butée de repos 27, l'un des ressorts 35A,35B est sous une précontrainte suffisante pour que, ainsi qu'il apparaitra ciaprès, son entrée en action soit différée jusqu'à venue à spires jointives de l'autre. En pratique, dans l'exemple de réalisation représenté, leres sort 35A, celui qui agit directement sur la bille 23, a la plus forte raideur, et c'est lui qui est le premier à entrer en action, tandis que le ressort 35B, celui qui prend appui sur le bouchon 37, a la plus faible raideur, et est doté, par vissage approprié de ce bouchon 37, d'une prècontrainte initiale suffisante pour que son entrée en action soit différée jusqu'à venue à spires jointives du ressort 35A. Corollairement, l'organe fixe 22 formant détecteur de proximité est apte à délivrer un signal de sortie fonction de la position, par rapport à lui, de la bille 23 constituant l'organe mobile qui lui est associé. Selon une forme préférée de mise en oeuvre de l'invention, ce détecteur de proximité est constitué par une sonde à effet Hall. De manière connue en soi, une telle sonde peut être constituée d'une plaquette de circuit imprimé à effet Hall 39, portant, au dos, en direction opposée au capteur 21, un aimant permanent 40. Cette sonde est établie à une distance fixe déterminée du capteur 21, et plus précisément du corps creux 25 de celui-ci, la distance do séparant de cette sonde le centre de la bille 23 pour la position de repos de celle-ci pouvant autre ajustée par action sur le bouchon 29 définissant cette position de repos. En pratique, la courbe de réponse propre d'un tel détecteur de proximité en fonction du déplacement de l'organe mobile qui lui est associé n'est pas linéaire ; elle a au contraire une allure globalement parabolique. Sur le diagramme de la figure 4, on a reporté, en. abscisses, la flèche relative F R des ressorts 35A,35B, et en ordonnées, ledéplacement D de la bille 23 vis-à-vis de sa butée de repos 27. Par flèche relative, on entend ici les modifications de flèche subies par les ressorts 35A,35B lorsque la bille 23 s'écarte de sa butée de repos 27, prise pour origine des déplacements de celle-ci. Sur le diagramme de la figure 4, est également représenté 1' axe des abscisses correspondant aux flèches libres FL des ressorts 35A,35B c'est-à-dire des flèches globales de ces ressorts compte tenu de leur précontrainte initiale. Suivant l'invention, la raideur des ressorts 35A,35B mise en oeuvre, leur montage relatif, et leur précontrainte initiale lorsque la bille 23 est en appui contre sa butée de repos 27, sontétablis de manière à ce que l'écart de la courbe de réponse propre du détecteur de proximité 22 vis-à-vis de la linéarité soit compensé, et qu'ainsi le signal de sortie délivré par celui-ci soit proportionnel à la distance D + do qui sépare de lui la bille 23. Pour ce faire, la courbe représentative des flèches relatives F R de ces ressorts en fonction du déplacement D de la bille 23 doit suivre au mieux une courbe parabolique image de la courbe de réponse propre du détecteur de proximité 22. Une telle courbe parabolique est schématisée en traits interrompus P sur le diagramme de la figure 4. Tracée en fonction des flèches libres FL, elle passe à proximité de l'origine O des flèches relatives FR, celle-ci étant déplacée en conséquence, tant en abscisses qu'en ordonnées, vis-à-vis de l'origine O' des flèches libres FL, par action sur le bouchon 29 du corps creux 25, de la position duquel dépendent la précontrainte initiale du ressort de forte raideur 35A et la position initiale do de la bille 23 vis-à-vis du détecteur de proximité 22. Sous les effets d'une décélération, la bille 23 se déplace suivant la flèche F des figures 2 et 3, en s'écartant de sa butée de repos 27, et donc en s'éloignant du détecteur de proximité 22, et en étant guidée dans son déplacement par l'alésage 24 du corps creux 25, perpendiculairement à la plaquette de circuit imprimé 39, dans l'axe de l'aimant 40. Compte tenu de la précontrainte initiale du ressort de faible raideur 35B, dont il résulte l'application et le maintien de lapla quette entretoise 31 contre son épaulement fixe de repos 33, leressort de forte raideur 35A est le premier à entrer en action, et, à cet instant, il est le seul à intervenir. Par suite, la courbe représentative des flèches relatives FR des ressorts 35A,35B est, à compter de l'origine 0, un tronçon de droite DA dont la pente est à l'image de la raideur du seul ressort 35A, Cette situation se perpétue jusqu'à ce que ce ressort 35A vienne à spires jointives, figure 3A. Si, à compter de cet instant, matérialisé par le point S sur le diagramme de la figure 4, la bille 23 continue à se déplacer suivant la flèche F en réponse à la décélération à laquelle elle est soumise, le ressort de faible raideur 35B entre à son tour en action. Mais, le ressort de forte raideur 35A étant alors à spires jointives, le ressort de faible raideur 35B est à son tour le seul à intervenir, la bille 23, le ressort de forte raideur 35A et la plaquette entretoise 31, qui abandonne son épaulement fixe de repos 33, formant alors conjointement un seul et même équipage mobile, figure 3B. I1 en résulte que la courbe représentative des flèches relatives FR des ressorts 35A,35B est alors constituée, à compter dudit S défini ci-dessus, par un tronçon de droite DB dont la pente est à l'image de la raideur du seul ressort 35B. Les coordonnées du point S se trouvent dépendre de la précontrainte initiale du ressort de faible raideur 35B qui est elle-même déterminée par la position du bouchon 37. I1 suffit donc d'agir sur ce bouchon pour modifier les coordonnées du point S. Ainsi, par action sur le bouchon 29, d'une part, dont dépend l'origine 0, et par action sur le bouchon 37, d'autre part, dont dépend le point S, il est possible de faire en sorte que les tron çons de droite DA,DB suivent au mieux la courbe parabolique P, qui est donnee. Bien entendu, pour affiner si désiré, l'adéquation de la courbe représentative des flèches relatives des ressorts mis en oeuvre vis-à-vis de la courbe parabolique à suivre, le nombre de ces ressorts peut être supérieur à deux, les divers ressorts ainsi mis en oeuvre étant montés en série, deux ressorts successifs etant séparés l'un de l'autre par une plaquette entretoise montée mobile, et de préférence montée coulissante dans un corps creux ou tout autre guide, et, lorsque l'organe mobile 23 est en appui contre sa butée de repos, l'un au moins de ces ressorts étant sous une précontrainte suffisante pour que son entrée en action soit différée jusqu'à venue à spires jointives d'au moins un autre de ceux-ci. Une autre manière d'affiner l'adéquation précitée est de ne pas obliger le ressort de forte raideur 35A à venir à spires jointives pour provoquer l'entrée en action du ressort de faible raideur 35B. En effet, si la précontrainte du ressort de faible raideur 35B est inférieure à celle du ressort de forte raideur 35A lorsque l'entretoise 31 aban.donne l'épaulement fixe de repos 33, la courbe représentative de l'ensemble comporte un tronçon de droite dont la pente est à l'image de la somme des raideurs de ces deux ressorts, jusqu'à ce que le ressort de forte raideur 35A vienne à spires jointives. Ainsi donc, dans ce cas, le ressort de faible raideur 35B a son entrée en action différée jusqu'à venue à un effort de contrainte déterminé du ressort de forte raideur 35A autre que l'état de spires jointives de celui-ci. Sur le diragramme de la figure 5, sont portés en abscisses, l'intensité I du courant parvenant au frein 11, et, en ordonnées, le couple de freinage C développé par ce frein. En dehors de toute action. sur la pédale de freinage du véhicule tracteur, le contact interrupteur 12 est ouvert, tel que représenté sur la figure 1, et l'intensité I est donc nulle, ainsi que le couple de freinage C. Dès que le conducteur du véhicule tracteur appuie sur la pédale de frein de celui-ci, le contact interrupteur 14 se ferme,et, par le relais 13 qu'il pilote, il en est de même pour le contact interrupteur 12. La tension. de sortie du détecteur de proximité 22, due à la distance do séparant alors de celui-ci l'organe mobile 23, qui est en. appui contre sa butée de repos 27, est supérieure à zéro, et est faite suffisante, compte tenu de l'amplification due à l'amplificateur 18, pour qu'un seuil minimal d'intensité t0 parvienne alors au frein 11, à travers le transistor de sortie 15 du montage DkR- LINGTON 16. Les organes de freinage, patins ou sabots, du frein 10, viennent alors au léchage de l'organe à freiner, disque ou tambour,auquel ils sont -associés, et il en résulte le développement d'un seuil minimal de couple de freinage CO suffisant pour mettre en traction l'attelage par lequel la caravane est reliée au véhicule tracteur. Lorsque, sous les effets d'une décélération, l'organe mobile 23 abandonne sa butée de repos 27, le signal de sortie délivré globalement par le décéléro(accéléro)mètre 20 suivant l'invention est proportionnel au déplacement D correspondant de la bille constituant l'organe mobile 23, et donc à la distance globale D + do séparant alors de lui l'organe mobile 23, en raison de la compensation de linéarité obtenue entre la courbe de réponse propre du détecteur de proximité 22 et celle du capteur 21, tel que décrit ci-dessus, en sorte que -llintensité du courant parvenant alors au frein 11 varie linéairement avec la décélération, et donc que, tel que représenté sur le diagramme de la figure 5, la courbe représentative de l'évolution du couple de freinage C délivrée par ce frein est alors une droite. Par réglage du gain de l'amplificateur 18, à l'aide du potentiomètre 19, il est possible de régler-à volonté la pente de cette droite. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de mise en oeuvre décrite et représentée, mais englobe toute variante. En outre, son domaine d'application n'est pas limité à celui de la commande d'un quelconque frein à commande électrique, et donc, à fortiori, à celui de la commande d'un quelconque frein d' essieu à commande électrique. I1 s'étend au contraire à la commande de n'importe quel récepteur. De surcroit, le dispositif suivant l'invention peut avantageusement, suivant son montage par rapport au sens de déplacement du véhicule concerné, fonctionner aussi bien en accéléromètre qu' en décéléromètre. En outre, il peut être appliqué à une mesure absolue d'une décélération, ou d'une accélération, par mise en oeuvre d'un galvanomètre. REVENDICATIONS 1. Décéléro (accéléro) mètre du genre comportant un organe mobile, qui est apte à se déplacer à l'encontre de moyens élastiques de rappel le sollicitant en premanence en direction d'une butée de repos, et un organe fixe, formant détecteur de proximité, qui est apte à délivrer un signal de sortie fonction de la position dudit organe mobile, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques de rappel de l'organe mobile comportent au moins deux ressorts de raideurs différentes montés en série. 2. Décéléro (accéléro) mètre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque l'organe mobile est en appui contre sa butée de repos, l'un au moins des ressorts est sous une précontrais te suffisante pour que son entrée en action soit différée jusqu'S venue à un effort de contrainte prédéterminé d'au moins un autre desdits ressorts. 3. Décéléro (accéléro) mètre suivant la revendication 2, carac-. térisé en ce que, pour cet effort de contrainte déterminé, ledit autre ressort est à spires jointives. 4. Décéléro (accéléro) mètre suivant l'une quelconque des revendications 2,3, caractérisé en ce que le ressort le premier à entrer en action est le ressort de plus forte raideur, et le ressort le dernier à entrer en action est le ressort de plus faible raideur. 5. Décéléro (accéléro) mètre suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel la courbe de réponse propre du détecteur de proximité formant l'organe fixe n'est pas linéaire, caractérisé en ce que la raideur des ressorts mis en oeuvre, leur montage relatif, et leur éventuelle précontrainte initiale lorsque l'organe mobile est en appui contre sa butée de repos, sont établis de manière à ce que l'écart de la courbe de réponse-propre du détecteur de proximité. vis-à-vis de la linéarité soit compensé et qu' ainsi le signal de sortie délivré par celui-ci soit proportionnel à.la distance qui sépare de lui l'organe mobile. 6. Décéléro (accéléro) mètre suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que deux ressorts successifs sont séparés l'un de l'autre par une plaquette entretoise montée mobile. 7. Décéléro (accéléro) mètre suivant la revendication 6, carac tersé en ce que la plaquette entretoise est montée coulissante dans un guide, par exemple un corps creux. 8. Décéléro (accéléro) mètre suivant l'une quelconque des revendications 6,7, caractérisé en ce que, à une plaquette entretoise, est associé un épaulement de repos fixe en direction duquel la sollicite l'un des ressorts portant sur elle. 9. Décéléro (accéléro) mètre suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte deux ressorts séparés l'un de l'autre par une plaquette entretoise montée coulissante dans un corps creux présentant pour elle un épaulement fixe de repos, à savoir, du coté dudit épaulement fixe de repos, un premier ressort, qui agit sur l'organe mobile, et du cté opposé, un deuxième ressort, qui prend appui sur un épaulement fixe monté réglable en position sur ledit corps creux. 10. Décéléro (accéléro) mètre suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la butée de repos de l'organe mobile est montée réglable en position sur ledit corps creux. 11. Décéléro (accéléro) mètre suivant 1 'une quelconque des revendications 9,10, caractérisé en ce que organe mobile est engagé à frottement doux dans un alésage du corps creux et est par exemple constitué par une bille. 12. Décéléro (accéléro) mètre suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'organe fixe formant détecteur de proximité est une sonde à effet Hall.