Brevet FR2597209A1 — publié le 19871016

ACCELEROMETRE,NOTAMMENT POUR LA DETECTION DU CLIQUETIS D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE. L'invention est relative à un accéléromètre du genre de ceux qui comprennent, d'une part, un corps destiné à être fixé sur une pièce dont les accélérations ou les vibrations sont à détecter, d'autre part un élément piézoélectrique précontraint entre ce corps et une masse sismique, et d'autre part enfin des moyens de liaison électrique souples entre deux faces opposées de l'élément piézo-électrique 10 et des bornes d'un connecteur monté sur le corps d'accéléromètre, des moyens d'isolation électrique étant en outre prévus entre les faces de l'élément piézoélectrique et les parties voisines de l'accéléromètre. L'invention concerne plus particulièrement, parce 15 que c'est dans ce cas que son application semble devoir présenter le plus d'intérêt, mais non exclusivement, un accéléromètre pour la détection du cliquetis d'un moteur à combustion interne. Lors de l'utilisation de tels accéléromètres, on 20 a constaté, dans les signaux électriques recueillis aux bornes du connecteur, des phénomènes parasites qui viennent gêner la lecture des signaux correspondant aux vibrations ou accélérations que l'on souhaite détecter. L'invention a pour but, surtout, de fournir un accéléromètre du genre défini précédemment qui réponde mieux que jusqu'à présent aux diverses exigences de la pratique et qui, notamment, permette de réduire de manière sensible les phénomènes parasites venant gêner la lecture des vibrations ou accélérations à détecter. Il est souhaitable égale30 ment que la durée de vie et la fiabilité de l'accéléromètre soient améliorées. Selon l'invention,'un accéléromètre, notamment pour la détection du cliquetis d'un moteur à combustion interne, du genre défini précédemment, est caractérisé par le 35 fait que le connecteur est monté sur le corps d'accéléromètre à l'aide de moyens d'amortissement propres à réduire - 0 : :: R :: 0:X0:; 0:: : :;::: :; : :: 0 :: :: * f:::: :: 10 ::::: 0:: :. -::: 0 t 0 15 :: X :: f : V:: :::::::: 0:0 0 : ^: :::: i:::: 0: :: ::: : 00 dû 25 : 7 :::::::0 0:::: R X: :;: : 0 0;;;30::::: : : 0 D: X:';:::::0::: 0:0::: 35 ::: A: K -: A:: :: ou supprimer la transmission mécanique des vibrations ou accélérations du corps d'accéléromètre au connecteur. Les moyens d'amortissement peuvent constituer également des moyens d'étanchéité entre le connecteur et le corps d'accéléromètre. Avantageusement, les moyens d'amortissement peuvent comprendre un élément en matière élastomère ou équivalent. Cet élément comporte, de préférence, une partie annulaire disposée entre deux faces transversales, voisines l'une de l'autre, appartenant respectivement au corps d'accélérateur et au connecteur. Selon une réalisation avantageuse, le corps d'accéléromètre comporte une enveloppe ou des bras extérieurs, s'étendant parallèlement à l'axe de l'accéléromètre, destinés à recevoir, à l'intérieur, une jupe, en particulier cylindrique, constituant un prolongement du connecteur.; l'élément en matière élastomère ou équivalent, constituant les moyens d'amortissement, comprend alors un manchon disposé entre la jupe et l'enveloppe ou les bras, ce manchon étant muni, à sonextrémité située à l'intérieur de la jupe, de la susdite partie annulaire. Le corps d'accéléromètre peut avoir un contour polygonal tandis que la jupe du connecteur a une forme cylindrique; le manchon en matière élastomère, ou équivalent, peut alors présenter, sur sa surface extérieure, des bourrelets en saillie radiale vers l'extérieur, ces bourrelets étant propres à venir s'inscrire dans les zones intérieures des angles du contour du corps d'accéléromètre. Avantageusement, le corps peut comporter des languettes propres à être rabattues dans des évidements du manchon, notamment pour assurer un blocage en rotation. Dans le cas d'in corps à contour polygonal, ces languettes peuvent être prévues au niveau des sommets du polygone. De préférence, les moyens de liaison électrique souples sont agencés pour établir un effet d'amortissement. Chaque moyen de liaison électrique peut comprendre un bloc en matière élastomère, ou équivalent, conducteur de l'électricité, notamment grâce à une charge en une matière appropriée, ce bloc présentant deux faces opposées contre lesquelles appuient des contacts, en particulier de forme effilée, re5 liés respectivement à une face de l'élément piézo-électrique et à une des broches du connecteur. A la place d'un bloc de matière élastomère, ou équivalent, on peut prévoir un réceptacle, dans l'une des pièces constituée par le connecteur ou le corps d'accéléro10 mètre, et un remplissage de ce réceptacle par un gel chargé de billes de verre métallisées, ou matière équivalente, pour établir la liaison électrique entre les susdits contacts. Selon une autre possibilité, le bloc de matière élastomère, ou équivalent, appartenant aux moyens de liaison 15 électrique, est agencé pour travailler en traction entre les susdits contacts. L'invention consiste, mises a part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à 20 propos d'un mode de réalisation particulier décrit avec référence au dessin ci-annexé, mais qui n'est nullement limitatif. La figure 1, de ce dessin, est une demi-coupe axiale suivant la ligne I-I, figure 2, d'un accéléromètre 25 conforme à l'invention. La figure 2,,enfin, est une vue de dessus par rapport à la figure 1, avec parties coupées suivant la ligne II-II, figure 1. En se reportant au dessin, notamment à la figure 1, 30 on peut voir un accéléromètre 1 plus particulièrement destiné à la détection du cliquetis d'un moteur à combustion interne, qui comprend un corps 2 destiné à être fixé sur une pièce dont les accélérations ou les vibrations sont à détecter. Ce corps 2 comporte,à sa partie inférieure, un manchon 3 fileté 35 extérieurement pour la fixation dans un trou taraudé de la j v 15 20 25 30 35 pièce en question. Le manchon 3 est relié par un col cylindrique 4, de plus faible diamètre, à une sorte de coupelle s'ouvrant du côté opposé au manchon 3. La coupelle 5 comporte un fond transversal 6, à contour hexagonal (voir figure 2) dans l'exemple considéré, et des bras 7, solidaires du fond 6et s'étendant, parallèlement à l'axe A d'accébéromètre,orthogonalement au plan moyen du fond 6, et dans la zone des sommets du contour polygonal de ce fond. L'accéléromètre 1 comprend un élément piézoélectrique 8 de forme annulaire, précontraint entre le fond transversal 6 du corps 2 et une masse sismique 9. Cette masse 9 peut être agencée sous la forme d'une bague annulaire comportant un alésage taraudé propre à coopérer avec l'extrémité filetée d'une vis 10 dont la tige traverse le passage limité par le col 4 et l'élément piézo-électrique 8. La tête 11 de la vis 10 est logée dans l'espace interne du manchon 3. Une rondelle métallique élastique 12 est comprimée d'une part entre l'épaulement formé par le décrochement entre la tête 11 et la tige de la vis 10 et, d'autre part, l'épaulement 13 prévu transversalement dans le fond du volume intérieur du manchon 3. Une bague isolante 14 est logée à l'intérieur de l'ouverture de l'élément piézo-électrique 8 et entoure la tige de la vis 10. Des moyens de liaison électrique souples E sont prévus entre les deux faces opposées 15, 16, de l'élément piézoélectrique 8 et les bornes, formées par des broches 17, 18, d'un connecteur 19 monté sur le corps 2 d'accéléromètre. Le connecteur 19 est monté sur le corps 2 à l'aide de moyens d'amortissement D propres à réduire ou supprimer la transmission mécanique des vibrations ou accélérations du corps 2 au connecteur 19. Avantageusement, les moyens d'amortissement D constituent également des moyens d'étanchéite entre le connecteur et le corps d'accéléromètre. Ces moyens d'amortissement D comprennent un élément en matière élastomère, ou équivalent, qui comporte une partie annulaire 21 disposée entre deux faces transversales voisines l'une de l'autre et formées respectivement par la face transversale intérieure du fond 6 du corps d'accéléra5 teur, et la face transversale d'extrémité 22 d'une jupe cylindrique 23 constituant un prolongement du connecteur 19. Ce connecteur comporte une sorte de douille 24 à contour sensiblement rectangulaire comme visible sur la figure 2, dont les parois sont parallèles à l'axe A, cette douille s'ouvrant du côté opposé au manchon fileté 3. Les parois de la douille 24 entourent et protègent les broches 17 et 18. La douille 24 est propre à recevoir une fiche mâle (non représentée) de connecteur. Des nervures de guidage 25 sont prévues, pa- rallèlement à l'axe A, sur la surface intérieure de la 15 douille 24 pour coopérer avec des rainures correspondantes prévues sur la susdite fiche mâle. La douille 24 comporte un fond transversal 26 qui déborde extérieurement au- delà du contour de cette douille pour assurer la transition avec la jupe cylindrique 23. Ce fond 26 est muni, du côté tourné vers le fond 6 du corps 2, de deux logements tels que 27 (figure 2) diamétralement opposés, de forme cylindrique, et s'ouvrant, suivant la direction axiale, du côté du fond 6. Les parois 28, limitant ces logements 27, font saillie radialement vers l'intérieur par rapport à la surface interne de la jupe 23, et viennent s'inscrire dans l'espace annulaire situé entre la surface extérieure de la masse 9 et la surface intérieure cylindrique de la jupe 23. Les parois 28, à section en arc de cercle, délimitant un même logement 27,sont séparées par 30 une fente 29 (figure 2) parallèle à l'axe A et dont la ligne moyenne est située de le plan passant par cet axe A et l'axe du logement 27. Les moyens de liaison électrique E comprennent un bloc 30 conducteur de matière élastomère, ou équivalent,dis35 posé dans chaque logement 27; un bloc 30est associé à chaque : :::::0:: ::: :::: 0 : #: ::: :7: : -: : :, 10 i S 15 :': D;:: :::.:0: :: : X -::, 00 Q;; 25 :::::::0:: :: : ::: M: : D : -: : D0:: : f:: f :: :::: : \:: :: 0::: - 0 -:::: f face 15, 16 de l'élément 18. La matière du bloc élastique 30 peut être rendue conductrice par une charge appropriée, notamment par une charge de billes métalliques. Au lieu d'un bloc de matière élastomère, on pourrait utiliser un bloc de silicone chargé de paillettes métalliques, ou un gel conducteur, par exemple chargé de billes de verre métalliques au quel cas le logement 27 pourrait être fermé du côté tourné vers le fond 6. Chaque bloc 30 comporte deux faces opposées contre lesquelles viennent appuyer des contacts ou cosses 31, 32, métalliques, notamment de forme effilée se terminant par une pointe qui s'enfonce dans la matière du bloc 30. Le contact 31 est relié par une lamelle conductrice, noyée dans la matière du connecteur 19, à l'une des broches de ce connecteur, par exemple la broche 17 dans le cas du contact 31 visible sur la figure 1. Le contact 32 peut être formé par une extension radiale d'une rondelle métallique 33, ladite extension étant repliée sensiblement à angle droit par rapport au plan de la rondelle. Cette rondelle métallique 33 est en contact électrique avec la face 15 de l'élément piézoélectrique 8. L'autre face 16 de cet élément 8 est en contact électrique avec une autre rondelle 34 qui est reliée,électriquement, à un contact similaire au contact 32 de la figure 1, mais diamétralement opposé. Le contact similaire au contact 31 de la figure 1, mais diamétralement opposé, assure la liaison électrique entre ladite face 16 et l'autre broche 18 du connecteur. Des moyens d'isolation électrique tels que vernis isolant ou analogue, sont prévus pour isoler électriquement les divers contacts, rondelles etc. et faces 15, 16 de l'élément piézo-électrique 8 par rapport aux autres pièces de l'accélérômètre...DTD: L'élément 20 en matière élastomère, appartenant aux moyens d'amortissement D, est avantageusement formé par un manchon cylindrique 35 entourant la jupe 23 et muni, à son extrémité axiale tournée vers le fond 6, de la partie annulaire 21 qui constitue une sorte de rondelle transversale, destinée à constituer une butée axiale. Un jeu axial f (Fig. 1) est prévu entre la face transversale externe de la partie 21 et la face transversale en regard du fond 6. A son autre extrémité, le manchon 35 est également muni d'une partie annulaire 36 faisant saillie radialement vers l'intérieur et reçue dans un évidement 37 périphérique prévu sur la surface extérieure du connecteur 19. Au niveau des sommets du contour polygonal de la coupelle 5, le manchon 35 comporte, du côté de son extrémité 10 36, des bourrelets 38 en saillie radiale vers l'extérieur, propres à venir s'inscrire dans des logements tels que 39 (figure 1) prévus dans les zones intérieures des angles du contour de la coupelle 5, aux sommets des bras 7 éloignés du fond 6. L'extrémité des bras 7 est agencée sous la forme de languettes 40 propres à être rabattues contre la face extérieure des bourrelets 38 pour assurer le maintien du manchon 35. De préférence, chaque bourrelet comporte, sur sa surface extérieure, un évidement 41 propre à recevoir la languette rabattue 40, ce qui permet d'assurer un autoblocage en rotation du connecteur 19 par rapport au corps 2. L'assemblage et le montage de l'accéléromètre résultent immédiatement des explications précédentes. Il est à noter que le corps 2 peut être constitué 25 par une coupelle ayant une paroi extérieure continue formant une enveloppe, à la place des bras 7 décrits précédemment. Les moyens d'amortissement D et les moyens de liaison électrique souples E décrits précédemment permettent de séparer au mieux la fonction de génération du signal, 30 produite au niveau de l'élément piezo-électrique 8, de la fonction de connexion extérieure Le connecteur 19 est monté, en quelque sorte, comme un piston dans le corps 2 d'accéléromètre, la partie annulaire 21 et le manchon 35 en matière élastomère constituant un seg35 ment faisant office d'amortisseur. On pourrait aussi bien utiliser un ou plusieurs joints toriques. 1.5 20 25 30 35 La liaison électrique assurée à l'aide des blocs 30 en matière élastomère ou équivalent contribue à garantir l'effet amortisseur recherché dans l'assemblage. Un tel montage permet, en particulier, d'éviter une résonance de l'ensemble dans une plage de fréquencespouvant aller de 1 Khz à 20 Khz. De nombreuses variantes sont possibles, par rapport à la description du mode de réalisation des figures 1 et 2, tout en restant dans le cadre de l'invention. Le bloc de matière élastomère 30,intervenant dans les moyens de liaison électrique souples,au lieu de travailler en compression entre les contacts ou cosses 31, 32 pourrait travailler en traction. Ce bloc comporterait, à ses extrémités, des têtes formées par des renflements, ces têtes étant destinées à être reçues dans des ouvertures prévues dans les cosses de raccordement,le bloc de matière élastomère étant tendu mécaniquement entre ces cosses. Le connecteur 19, au lieu d'avoir une sortie dans le plan de l'axe A ou parallèle à ce plan, pourrait avoir une sortie suivant une direction différente, notamment une direction à angle droit par rapport à l'axe A. L'effet d'amortissement entre le corps d'accéléromètre et le connecteur, obtenu dans un accéléromètre conforme à l'invention, permet de réduire sensiblement les phénomènes parasites dans les signaux recueillis. Cet amortissement contribue également à accroître la durée de vie de l'accéléromètre, la précision et la fiabilité des mesures se maintenant bien dans le temps. On peut considérer, en quelque sorte, que les moyens d'amortissement D comprennent des moyens d'amortissement axial formés par la partie annulaire 21 et le cas échéant la partie annulaire 37, ainsi que des moyens d'amortissement radial, formés par le manchon 35. Ces moyens d'amortissement axial et radial pourraient être séparés les uns des autres; bien qu'ils soient utilisés de préférence simultanément, il serait possible d'utiliser seulement un amortissement axial ou un amortissement radial, selon le cas. Il est à noter également que les moyens d'amortissement pourraient être prévus entre des surfaces obliques par rapport à l'axe A, auquel cas un même moyen d'amortissement aurait des effets simultanés axiaux et radiaux. : D; ::: :;:0-: 0 000;:: : : f ::: 0 :: 0 f . . X D; :::::: : ffT 0 00-; : : * V f ::; 015 : -:0: :00 S::: ::: :.e : -: : 0: -: 25::'; : ::: :::: :: ç 30 ::::: 0:::, :: : 35 ::: : : ::;:0: 0: :: ' 00 0: : : REVENDICATIONS 1. Accéléromètre, notamment pour la détection du cliquetis d'un moteur à combustion interne, comprenant, d'une part, un corps destiné à être fixé sur une pièce dont les accélérations ou les vibrations sont à détecter, d'autre part un élément piézo-électrique précontraint entre ce corps et une masse sismique, et d'autre part enfin des moyens de liaison électrique souples entre deux faces opposées de l'élément piézo-électrique et des bornes d'un connecteur monté sur le corps d'accéléromètre, des moyens d'isolation électrique étant en outre prévusentre les faces de l'élément piézo-électrique et les parties voisines de l'accéléromètre, caractérisé par le fait que le connecteur (19) est monté sur le corps (2) d'accéléromètre à l'aide de moyens d'amortissement (D) propres à réduire ou supprimer la transmission mécanique des vibrations ou accélérations du corps d'accéléromètre (2) au connecteur (19). 2. Accéléromètre selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les moyens d'amortissement (D) constituent également des moyens d'étanchéité entre le connecteur (19) et le corps (2) d'accéléromètre. 3. Accéléromètre selon la revendication 1 ou 2 caractérisé par le fait que les moyens d'amortissement (D) comprennent un élément (20) en matière élastomère ou équivalent. 4. Accéléromètre selon la revendication 3 caractérisé par le fait que l'élément (20) en matière élastomère ou équivalent comporte une partie annulaire (21) disposée entre deux faces transversales (6, 22), voisines l'une de l'autre, appartenant respectivement au corps (2) d'accéléromètre et au connecteur (19). 5. Accéléromètre selon la revendication 3 ou 4 caractérisé par le fait que le corps (2) d'accéléromètre comporte une enveloppe ou des bras (7) extérieurs s'étendant parallèlement à l'axe (A) de l'accéléromètre, destinés à recevoir, à l'intérieur, une jupe (23), en particulier cylindrique, 1 11 constituant un prolongement du connecteur, l'élément en matière élastomère (20) ou équivalent comprenant un manchon (35) disposé entre la jupe (23) et l'enveloppe ou les bras (7), ce manchon (35) étant muni, à son extrémité située à l'intérieur du corps (2) de la susdite partie annulaire (21). 6. Accéléromètre selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 caractérisé par le fait que le corps (2) d'accéléromètre a un contour polygonal tandis que la jupe (23) du connecteur a une forme cylindrique, le manchon (35) en matière 10 élastomère, ou équivalent présentant sur sa surface extérieure des bourrelets (38) en saillie radiale vers l'extérieur, ces bourrelets étant propres à venir s'inscrire dans les zones intérieures des angles du contour du corps (2) d'accéléromètre. 7. Accéléromètre selon l'une quelconque des reven15 dications 3 à 6 caractérisé par le fait que le corps (2) comporte des languettes (40) propres à être rabattues dans des évidements (41) du manchon (35), notamment pour assurer un blocage en rotation. 8. Accéléromètre selon l'ensemble des revendications 20 6 et 7 caractérisé par le fait que les languettes (40) sont prévues au niveau des sommets du polygone constituant le contour du corps (2) d'accéléromètre. 9. Accéléromètre selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que les moyens 25 de liaison électrique souples (E) sont agencés pour établir un effet d'amortissement. 10. Accéléromètre selon la revendication 9 caractérisé par le fait que chaque moyen de liaison électrique comprend un bloc (30) en matière élastomère, ou équivalent, 30 conducteur de l'électricité, notamment grâce à une charge en matière appropriée, ce bloc (30) présentant deux faces opposées contre lesquelles appuient des contacts (32, 31) reliésrespectivement à une face de l'élément piézo-électrique (8) et à une des broches (17, 18) du connecteur. 11. Accéléromètre selon la revendication 10 caractérisé par le fait que le connecteur (19) comporte un fond (26) muni, du cÈté tourné vers le fond (6) du corps (2), de deux logements (27) de forme cylindrique, dont les parois (28) font saillie radialement vers l'intérieur par rapport à la surface interne de la jupe (23) du connecteur et viennent s'inscrire dana l'espace annulaire situé entre à la surface extérieure de la masse sismique (9) et la surface intérieure cylindrique de la jupe (23), un bloc (30) conduc10 teur de matière élastomère, ou équivalent, étant disposé dans chaque logement. 12. Accéléromètre selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que les moyens d'amortissemnt (D) entre le corps (2) et le connecteur (19) 15 comprennent des moyens d'amortissemnt axial (21, 37) 13. Accéléromètre selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que les moyens d'amortissement (D) comprennent des moyens d'amortissemnt radial (35).