Brevet FR2548375A2 — publié le 19850104

FR 2548375 A2 19850104 FR 8311021 A 19830701 ACCELEROMETRE PIEZO-ELECTRIQUE Dans le brevet principal auquel se rattache la présente addition est décrit un dispositif ac céleromètre du type masse-ressort comprenant une embase fixe, une masse vibrante de révolution autour d'un axe, un ressort constitué par au moins un élement piézoélectrique annulaire entourant coaxialement la masse et interposé entre des surfaces d'appui offertes par ltem- base et par un épaulement externe de la masse, ainsi qu'un élément de fixation sous forme d'une tige solidaire de l'embase, traversant coaxialement un évidement central que comporte la masse et prenant appui par une tête terminale sur un épaulement interne de la masse situé dans ledit évidement par l'intermédiaire d'un élément de précontrainte élastique, situé dans un plan sensiblement confondu avec le plan.perpendiculaire a l'axe qui passe par le milieu de l'élément piézo-électrique, la masse étant en partie logée dans une cavité annulaire creusée dans l'embase autour de l'élément de fixation et offrant un diamètre extérieur égal au diamètre intérieur de l'élément piézo-électrique et supérieur à celui de cette partie de la masse. La présente addition a pour objet des perfectionnements apportés à un tel accéléromètre afin d'en simplifier la construction, qui consistent essentiellement à prévoir que l t intervalle annulaire séparant la masse, d'une part, et la surface extérieure de la cavité de embase ainsi que la surface intérieure de l'élément piézo-électrique, d'autre part, couvre toute la hauteur de ce dernier élément jusqu'au plan de la surface d'appui que lui offre l'épaulement externe de la masse, et que l'élément piézo-éle ctrique est centré autour de l'axe exclusivement par un manchon cylindrique de guidage en matière isolante logé dans cet intervalle. Cette disposition rend inutile l'usinage avec tolérances serrées, dans les surfaces de la masse et de l'embase entre lesquelles est interposé l'élément piézo-électrique, de rainures circulaires pour centrer cet élément. Cela simplifie la fabrication et abaisse par conséquent le coût de fabrication. En outre, ledit élément stappuyant maintenant sur des surfaces planes dont I'Etendue peut excéder la sienne, il n'y a plus à craindre aucun endommagement des arêtes circulaires de l'élément dans l'angle des rainures: destinées à en assurer le centrage. Avantageusement, entre la surface d'appui, plane, offerte par l'embase pour soutenir l'élé- ment piézo-électrique et ce dernier est interposée une rondelle isolante de même diamètre intérieur, également exclusivement centrée par ledit manchon de guidage. Cette rondelle assure l'isolement électrique de l'élé- ment piézo-électrique par rapport à l'embase. Dans une forme d'exécution préférée, la masse est elle-même centrée par un second manchon cylindrique de guidage intercalé entre la surface exterieure, cylindrique, de l'élément de fixation et la surface intérieure également cylindrique de l'évidement central de la masse. De préférence, ce second manchon de guidage est en matière isolante et entre l'élément de précontrainte élastique et l'épaulement interne de la masse sur lequel cet élément prend appui est interposée une rondelle isolante. Ainsi est isolée la masse par rapport à l'élément de fixation solidaire de l'em- base. L'un au moins des manchons de guidage, éventuellement chacun d'eux, peut être constitué par un tube rigide, par un empilement de rondelles ou par une gaine souple, laquelle est avantageusement une gaine thermorétractable, qui est amenée à ceinturer étroitement l'élément qu'elle entoure (masse ou élément de fixation, suivant le manchon considére). L'élément de fixation peutêtre constitué par une colonnette cylindrique faisant partie intégrante du support et se terminant par une extrémité filetée sur laquelle est vissé un écrou qui forme la tête terminale d'appui de l'élément de précontrainte et permet de régler la force de.précontrainte appliquée à l'élément piézo-électrique via la masse. On peut prévoir que la rondelle isolante offre un plus grand diamètre que l'élément piézo-électrique , que sa face en contact avec ce dernier soit métallisée et que le raccordement électrique de la face correspondante de l'élément piézo-électrique s'effectue par l'intermédiaire de cette face métallisée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, en regard du dessin annexé, d'un exemple de réalisation non limitatif. La figure unique représente en coupe axiale un accéléromètre selon l'invention. L'accéléromètre représenté comprend une embase 1 en acier, de forme générale cylindrique de révolution autour d'un axe X-X (qui constitue l'axe de révolution général de l'ensemble de l'accéléromètre). Cette embase offre à sa partie inférieure une queue filetée la de fixation, sur son pourtour une gorge lb destinée au sertissage d'un capot 9, entre la queue filetée la et la gorge lb. une partie Id offrant extérieurement la conformation d'un écrou à six pans,et à sa partie supérieure une surface plane lc supportant les éléments actifs de l'accéléromètre. Dans cette embase est creusée une cavité annulaire 1f autour d'une colonnette centrale le filetée à son extrémité.Sur la surface Ic, annulaire du fait de la présence de la cavité If, repose une rondelle isolante 2 (en stéatite ou en alumine) surmontée d'une rondelle métallique 3 et d'un élément piézo-électrique 4 annulaire à faces métalli sées; ces trois éléments, dont l'axe colncide avec l'axe X-X comme la cavité If, ont un diamètre intérieur égal au diamètre du pourtour de celle-ci. Sur l'élément piézo-électrique 4 repose une masse métallique annulaire 5 sensible aux accelérations suivant l'axe X-X. , par un épaulement externe 5a créé par alésage de la partie inférieure 5b à un diamètre légèrement plus petit que celui de la cavité If, dans laquelle plonge cette partie inférieure. Dans la partie supérieure 5c de la masse 5 est creusée une cavité cylindrique 5d. Sur l'épaulement 5e que forme le fond plan de celle-ci prend appui un élément de précontrainte élastique 7 (rondelle Belleville), par l'intermédiaire d'une rondelle métallique 11 et d'une rondelle isolante 12 en forme de coupelle, la rondelle de précontrainte 7 étant surmontée d'un écrou 8 engagé sur l'extrémité filetée de la colonnette le. Le fond 5e de l'évidement 5d se trouve à une profondeur telle que le point d'application de la résultante de l'effort de précontrainte exercé par l'élément de précontrainte 7 et le centre de gravité de la masse vibrante 5, équilibrée statiquement et dynamiquement, coïncident et soient situés dans le plan de suspension de l'élément piézo-électrique 4, et que le rayon moyen de l'élément piézo-électrique 4 et le rayon de giration de la masse vibrante 5 soient de préférence égaux. Ni l'épaulement 5a de la masse 5, ni la surface ic de l'embase l ne comportent de rainures de décolletage pour centrer la rondelle isolante 2, la rondelle métallique 3 et l'élément piézo-électrique 4 sur l'axe X-X. Le centrage de ces éléments est assuré par un manchon isolant 13 garnissant l'intervalle annulaire situé entre la partie inférieure 5b de la masse 5, d'une part, et lesdits éléments 2, 3 et 4, d'autre part. La masse 5 est également centrée et iso lée électriquement par rapport à la colonnette centrale le par un second manchon isolant 14 logé dans l'intervalle annulaire séparant ladite colonnette, d'une part, et l'évidement axial de la partie inférieure 5b, ainsi que la rondelle isolante 12, d'autre part. Deux conducteurs 15, 16 assurent les connexions électriques de l'élément piézo-électrique 4; le conducteur 15 est relié à la rondelle métallique 3 en contact avec la face inférieure de l'élément 4 et le conducteur 16 est relié à la masse 5, isolée de l'embase 1 et en contact avec la face supérieure de l'élé- ment 4. En variante, la rondelle isolante 2 peut être une rondelle débordante offrant un plus grand diamètre que l'élément piézo-électrique 4 et comportant une face supérieure métallisée en contact avec ce dernier. Dans ce cas, la rondelle métallique 3 est supprimée et le conducteur 15 est relié à la face métallisée de la rondelle 2. La charge de précontrainte appliquée à l'élément piézo-électrique 4 est réglée à la valeur convenable par manoeuvre de l'écrou 8 sur la colonnette le en mesurant le potentiel électrique qui apparaît aux bornes dudit élément 4 et qui est transmis à l'extérieur par les conducteurs 15, 16. Puis l'écrou est bloqué, par exemple par collage ou au moyen d'un contre-écrou. REVENDICATIONS 1. Dispositif accélromètre du type masse-ressort selon la revendication I du brevet principal, comprenant une embase fixe, une masse vibrante de révolution autour d'un axe, un ressort constitué par au moins un élément piézo-éIectrique annulaire entourant coaxialement la masse et interposé entre des surfaces d'appui offertes par l'embase et par un épaulement externe de la masse, ainsi qu'un élément de fixation sous forcie d'une tige solidaire de l'embase, traversant coaxialement un évidement central que comporte la masse et prenant appui par une tete terminale sur un épaule- ment interne de la masse situé dans ledit évidement par l'intermédiaire d'un élément de précontrainte élastique, situé dans un plan sensiblement confondu avec le plan perpendiculaire à l'axe qui passe par le milieu de l'é- lément piézo-électrique, la masse étant en partie logée dans une cavité annulaire creusée dans I'embase autour de l'élément de fixation et offrant un diamètre extérieur égal au diamètre intérieur de l'élément piézoélectrique et supérieur à celui de cette partie de la masse, caractérisé par le fait que l'intervalle annuraire séparant la masse (5), d'une part, et la surface extérieure de la cavité (1) de l'embase (l) ainsi que la surface intérieure de l'élément piézo-électrique (4), d'autre part, couvre toute la hauteur de ce dernier élé- ment jusqu'au plan de la surface d'appui que lui offre l'épaulement externe (5a) de la masse (5), et que l'é- lément piézo-électrique (4) est centré autour de l'axe (X-X) exclusivement par un manchon cylindrique de guidage (13) en matière isolante, logé dans cet intervalle. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'entre la surface d'appui (il), plane, offerte par l'embase (1) pour soutenir l'élément piézo-électrique (4) et ce dernier est interposée une rondelle isolante (2) de même diamètre intérieur, éga lement exclusivement centrée par ledit manchon de guidage (13). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la masse (5) est ellemême centrée par un second manchon cylindrique de guidage (14) intercalé entre la surface extérieure, cylindrique, de l'élément de fixation (le) et la surface intérieure également cylindrique de l'évidement central de la masse (5). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le second manchon de guidage (14) est en matière isolante et qu'entre l'élément de précontrainte élastique (7) et l'épaulement interne (5e) de la masse (5) sur lequel cet élément (7) prend appui est interposée une rondelle isolante (12). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'un au moins des manchons de guidage (13, 14) est constitué par un tube rigide. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'un au moins des manchons de guidage (13, 14), est constitué par un empilement de rondelles. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'un au moins des manchons de guidage (13, 14) est constitué par une gaine souple. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la gaine souple est une gaine thermorétractable. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé par le fait que l'élé- ment de fixation est constitué par une colonnette cylindrique (le) faisant partie intégrante du support (1) et se terminant par une extrémité filetée sur laquelle est vissé un écrou (8) qui forme la te te terminale d'appui de l'élément de précontrainte (7) et permet de régler la force de précontrainte appliquée à l'élé- ment piézo-électrique (4) via la masse (5) 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé par le fait que la rondelle isolante (2) offre un plus grand diamètre que l'élément piézo-électrique (4), que sa face en contact avec ce dernier est métallisée et que le raccordement électrique de la face correspondante de- l'élément piézo-électrique s'effectue par l'intermédiaire de cette face métallisée.