Brevet FR2594755A3 — publié le 19870828

FR 2594755 A3 19870828 FR 8702383 A 19870224 DISPOSITIF DE PILOTAGE PAR TRANSDUCTEUR PIEZO ELECTRIQUE DES DEPLACEMENTS D'UN ELEMENT MOBILE FAISANT PARTIE D'UN AMORTISSEUR DE CHOC TELESCOPIQUE PAR RAPPORT A UNE PARTIE FIXE La présente invention se rapporte à un dispositif pour piloter les déplacement d'un éLément mobile faisant partie d'un amortisseur de choc télescopique pour véhicules à moteur, relativement à une partie fixe. L'objet de la présente invention est de créer un dispositif de pilotage robuste, simple, qui présente un haut degré de fiabilité et qui est adapté en particulier à être utilisé dans des dispositifs de réglage automatique de niveau pour les suspensions de véhicules à moteur. Cet objet est atteint, conformément à la présente invention, grâce à un dispositif de pilotage caractérisé en ce qu'il comprend de premiers moyens d'émission d'une onde de pression, de préférence ultrasonique, et de premiers moyens éLectriques de détection de l'onde de pression fixés à la partie mobile ou à la partie fixe pour diriger des ondes de pression vers l'autre des parties fixe ou mobile et pour détecter les ondes réfléchies, respectivement, et un circuit de traitement et de commande relié aux moyens d'émission et de détection de l'onde de pression et conçu de manière à délivrer des signaux électriques représentatifs de la durée écoulée entre l'émission des ondes de pression par les moyens d'émission et la réception du signal d'écho correspondant par les moyens de détection. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comporte des moyens de compensation pour délivrer des signaux électriques représentatifs des variations de caractéristiques physiques prédéterminées du fluide dans lequel Les ondes de pression se propagent. Plus particulièrement, les moyens de compensation comprennent de seconds moyens émetteurs et de seconds moyens détecteurs de pression fixés à l'un des éléments mobiles ou à des parties fixes à une distance prédéterminée constante d'un élément réflecteur de référence fixé à celui-ci. De préférence, les premiers moyens émetteurs et les premiers moyens détecteurs sont constitués par un simple transducteur piézoélectrique. De manière similaire, les seconds moyens émetteurs et les seconds moyens détecteurs d'ondes de pression sont constitués de préférence par le même transducteur piézoélectrique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appara-itront plus clairement à l'aide de la description donnée ci-après en référence aux figures annexées, fournies à titre purement illustratifs et nullement limitatif. - La figure 1 est une vue en section partielle d'un amortisseur de choc télescopique pour des véhicules à moteur comportant un dispositif de pilotage conforme à l'invention ; - La figure 2 est une vue en section selon la ligne Il-Il de la figure i ; - La figure 3 est une vue en section d'un dispositif de pilotage conforme à l'invention, prise selon la ligne III-III de la figure 2 ; - La figure 4 est une vue en section similaire à la vue de la figure 1 représentant une variante du dispositif conforme à l'invention ; - La figure 5 est une vue en section partielle représenta-nt une autre variante du dispositif de l'invention ; - La figure 6 représente une autre variante du dispositif de l'invention ; et - La figure 7 est un diagramme d'un circuit de traitement et de contrôle utilisable dans un dispositif de pilotage conforme à L'invention. Dans la figure 1, un amortisseur de choc télescopique pour véhicules à moteur est désigné par la référence générale D. Cet amortisseur de choc est d'un type connu et comprend un cylindre extérieur 1 et un cylindre intérieur 2 qui est coaxial au cylindre extérieur 1. Ces deux cylindres sont en communication par fluide. Un piston 3 comportant une tige 4 est déplaçable axialement dans le cylindre 2. La tige 4 s'étend au travers d'ouvertures la et 2a prévues dans les parois supérieures d'extrémité lb et 2b des cylindres 1 et 2 respectivement. Le cylindre 1 est relié à une roue (d'une manière non représentée) tandis que la tige 4 du piston 3 est reliée à une partie 5 du châssis ou à la structure de suspension du véhicule à moteur. Dans un premier mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 3, Le dispositif de pilotage conforme à l'invention comprend un élément de support 6 en forme de disque monté dans un plan transversal à l'intérieur du cylindre 2 au-delà de la position limite de déplacement du piston 3. Dans le mode de réalisation représenté, l'élément de support 2 est bloqué en position par deux anneaux fendus 7 insérés dans des gorges annulaires respectives 8 prévues dans la paroi du cylindre 2. De manière connue, le cylindre est rempli d'un fluide hydraulique (huile) et l'élément de support 6 comporte une série d'ouvertures 9 qui mettent les régions situées au-dessus et en-dessous de l'élément de support 6 en communication par fluide. Un transducteur piézoélectrique 11 constitué par exemple par un disque de titanate de baryum est disposé dans un logement central 10 (figure 3) prévu dans la surface supérieure de l'élément de support 6. Entre le transducteur 11 et la partie inférieure du logement 10 se trouve une couche 12 d'un matériau absorbant les chocs et élastique, par exemple du caoutchouc au silicone. Au fond du logement 10 de L'élément de support 6 se trouve un trou 13 au travers duquel deux conducteurs électriques 14 et 15 passent pour relier Les deux faces de l'élément transducteur 11. Sur la face supérieure de l'élément transducteur 11 est appliquée une couche de résine 14 isolante électriquement pour accorder l'impédance acoustique entre le transducteur piézoélectrique 1 1 et le fluide qui le surmonte. Les conducteurs 14 et 15 s'étendent à l'extérieur des cylindres 1 et 2, comme représenté sur la figure 1 et sont reliés à un circuit de traitement et de contrôle qui sera décrit ultérieurement. Le transducteur piézoélectrique 11 est apte à agir comme émetteur d'ondes de pression, de préférence dans une gamme de fréquences ultrasoniques, à travers l'huile, vers le piston 3. La face d'extrémité 3a (figure 1) de ce piston est de préférence concave afin d'améliorer la réflexion des ondes de pression émises par le transducteur 11. Ce dernier est d'un type réversible et par conséquent délivre des signaux électriques lorsqu'il reçoit des ondes de pression en retour réfléchies par le piston. La figure 7 des dessins annexés représente un circuit de traitement et de contrôle 16 relié au transducteur 11. Ce circuit est représenté sous forme schématique. Le circuit illustré comprend un circuit générateur d'impulsions à fréquence constante (horloge) 20 relié à un circuit de mise en forme 21 pour commander le transducteur 11. Le générateur d'impulsions est également relié à l'entrée d'un circuit monostable 22 qui pilote un circuit amplificateur 23. Cet amplificateur est relié au transducteur 11 et a pour but d'amplifier les signaux engendrés par Le transducteur lorsqu'il reçoit des ondes en écho réfléchies par le piston 3. La sortie de l'amplificateur 23 est reliée à L'entrée R "reset", c'est-à-dire remise à zéro, d'un circuit bistable (flip-flop) 24, l'entrée S "set", c'est-à-dire positionnement, de ce dernier étant reliée à la sortie du circuit générateur d'impulsions 20. En fonctionnement, pour chaque impulsion engendrée par le circuit 20, le transducteur émet des ondes vers le piston 3. Le circuit bistable 24 reçoit de manière correspondante un signal "set". Lorsque les ondes d'écho réfléchies par le piston 3 atteignent le transducteur 11, ceci engendre un signal qui est introduit à l'entrée "reset" du circuit bistable 24 à travers l'amplificateur 23. En conséquence, ce circuit bistable délivre un signal de cycle de travail à fréquence fixe qui varie en fonction du temps pris par l'onde pour aller du transducteur 11 vers le piston 3 et en revenir. Ce cycle de travail est ainsi représentatif de la distance entre le piston 3 et le transducteur 11 et par conséquent des mouvements relatifs qui ont lieu entre le piston et le cylindre de l'amortisseur de choc. Le signal de sortie du circuit bistable 24 peut ainsi être utilisé pour détecter les variations de l'attitude, c'est-à-dire de la position, d'un véhicule à moteur. Le dispositif de pilotage décrit ci-dessus peut ainsi être utilisé dans les dispositifs de mise à niveau automatique pour les suspensions de véhicules à moteur. La figure 4 représente une variante du dispositif décrit ci-dessus qui permet de tenir compte des effets dus aux variations des caractéristiques du fluide hydraulique contenu dans le cylindre 2 Lorsque La température varie. En effet, les variations de température ont pour conséquence une varia tion de la viscosité du fluide hydraulique qui affecte les caractéristiques de propagation des ondes de pression. Afin de tenir compte de ces variations dans le mode de réalisation de la figure 4, l'élément de support 6 comporte également un logement 110 sur sa face inférieure. Un second transducteur piézoélectrique 111 est monté dans ce logement dans une disposition symétrique à celle du transducteur 11 décrit précédemment. L'élément de support 6 divise la région intérieure au cylindre 2 en une chambre supérieure 30 et une chambre inférieure 31. Le transducteur piézoélectrique 11 envoie des ondes de pression vers l'extrématé inférieure du cylindre 2 qui est située à une distance prédéterminée constante du support 6. Le transducteur 111 est relié à son propre circuit de traitement et de commande (entièrement semblable à celui qui est représenté sur la figure 7) qui dé livre des signaux électriques représentatifs du temps de propagation (aller et retour) des ondes de pression dans la chambre inférieure 31.Lorsque les caractéristiques du fluide hydraulique dans le cylindre 2 varient en conséquence des variations de température, les signaux de sortie délivrés par le transducteur 31 constituent une référence utile pour une évaluation correcte de la distance entre l'élément de support 6 et le piston 3 sur la base des signaux fournis par le transducteur 11. La figure 5 représente un autre mode de réalisation du dispositif conforme à L'invention. Dans ce mode de réalisation, le transducteur 11 est monté dans un logement 210 formé sur la face extérieure de la paroi d'extrémité supérieure du cylindre 1. Ce transducteur piézoélectrique envoie des ondes de pression vers une cible 40 qui Lui fait face et qui est fixée sur la structure 5 du véhicule à moteur. Dans ce mode de réalisation, Les ondes de pression se propagent ainsi dans l'air. Dans ce cas également, des problèmes peuvent provenir des variations des caractéristiques de l'air en raison des variations de température ou de variations d'altitude ou hauteur au-dessus du niveau de la mer. Afin de tenir compte de ces variations, il est également adapté d'utiliser un transducteur piézoélectrique auxiliaire 111 fixé, par exemple à la structrure 5 du véhicule à moteur pour détecter Le temps mis par les ondes sonores pour atteindre une cible 112 qui lui fait face et en revenir, cette cible étant également fixée sur La structure 5 du véhicule à moteur. En dernier lieu, la figure 6 illustre une variante dans laquelle un transducteur piézoélectrique annulaire 311 est fixé à la face extérieure de la paroi d'extrémité supérieure du cylindre 2 afin d'émettre des ondes de pression vers une cible 312 également de forme annulaire, fixée à la structure 5 du véhicule à moteur. Dans les variantes représentées sur les figures 5 et 6, le transducteur principal et le transducteur piézoélectrique auxiliaire peuvent etre montés de manière équivalente sur le cylindre ou sur la structure 5 du véhicule à moteur. Enfin, afin de compenser les effets des variations de température du fluide dans lequel les ondes de pression se propagent dans chaque cas, il est possible d'utiliser des circuits qui comprennent, par exempLe, des composants sensibles à la chaleur tels que des thermistors. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour piloter les déplacements d'un élément mobile (3) d'un amortisseur de choc télescopique (D) pour véhicules à moteur relativement à une partie fixe (1, 2, 6), caractérisé en ce qu'il comprend de premiers moyens (11) d'émission d'une onde de pression, de préférence ultrasonique, et de premiers moyens électriques de détection de l'onde de pression fixés à la partie mobile (3) ou à la partie fixe (1, 2) pour diriger des ondes de pression vers l'autre des parties fixe (3) ou mobile (1, 2) et pour détecter les ondes réfléchies, respectivement, et un circuit (16) de traitement et de commande relié aux moyens (11) d'émission et de détection de l'onde-de pression et conçu de manière à délivrer des signaux électriques représentatifs de la durée écoulée entre l'émission des ondes de pression par les moyens d'émission (11) et la réception du signal d'écho correspondant par Les moyens de détection (11). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de compensation (111) pour délivrer des signaux électriques représentatifs des variations de caractéristiques physiques prédéterminées du fluide dans lequel les ondes de pression se propagent. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de compensation (111) comprennent de seconds moyens émetteurs (111) et de seconds moyens détecteurs de pression (111) fixés à L'un des éléments mobiles (3) ou des parties fixes (1, 2) à une distance prédéterminée constante d'un élément réflecteur de référence (1, 112, 312) fixé à celui-ci. 4. Dispositif selon L'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers moyens émetteurs comprennent un premier transducteur piézoélectrique (11). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que Les premiers moyens détecteurs sont constitués par le premier transducteur piézoélectrique (11) lui-même. 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les seconds moyens émetteurs comprennent un second transducteur piézoélectrique (111). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les seconds moyens détecteurs sont constitués par le second transducteur piézoélectrique (111). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes pour un amortisseur de choc (D) comprenant un cylindre (2) dans lequel un piston (3) présentant une tige (4) est déplaçable, Le cylindre (2) et la tige (3) étant destinés à etre fixés respectivement à une roue et à une partie (5) de La structure de suspension d'un véhicule à moteur, caractérisé en ce que les premiers moyens émetteurs de l'onde de pression et les moyens de détection (11) sont fixés sur Le cylindre (2). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que Les premiers moyens émetteurs d'onde de pression et les premiers détecteurs (11) sont montés sur le cylindre (2) dans une position faisant face au piston (3) de telle sorte que les premiers moyens émetteurs (11) dirigent les ondes de pression vers le piston (3) et de manière que les premiers moyens détecteurs détectent les ondes réfléchies par le piston (3). 10. Dispositif selon Les revendications 5 et 7, dans lequel le cylindre (2) contient un fluide hydraulique dans lequel le piston (3) est déplaçable, caractérisé en ce qu'il comporte un support (6 > fixé dans le cylindre (2) au-delå de la position de retrait maximal du piston (3) dans le cylindre (2), Le support (6) divisant la région intérieure au cylindre (2) en une chambre supérieure (30) dans laquelle le piston (3) est déplaçable et une chambre inférieure (31), ces chambres étant en communication par fluide L'une avec l'autre, le support (6) portant Le premier transducteur piézoélectrique (11) sur sa face faisant face à La chambre supérieure (30) et le second transducteur piézoélectrique (111) sur sa face faisant face à la chambre inférieure (31). 11. Dispositif selon L'une quelconque des revendications 3, 5 ou 7, caractérisé en ce que les premiers et seconds moyens émetteurs d'ondes de pression et les premiers et seconds moyens détecteurs de pression (11, 111) sont montés à l'extérieur de l'amortisseur de choc (D). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 11 pour un amortisseur de choc (D) comprenant au moins un corps cylindrique creux (2) fixé à une roue d'un véhicule à moteur, dans lequel un piston (3) fixé à la structure de suspension (5) du véhicule à moteur est déplaçable et comporte une tige (4) qui s 'étend au travers d'une ouverture (2a) formée dans une paroi d'extrémité (2b) du corps cylindrique (2), caractérisé en ce que le premier transducteur piézoélectrique (11) est fixé à l'extérieur du corps cylindrique (2) de manière à diriger Les ondes de pression vers une partie prédéterminée (40) de la structure de suspension (5) du véhicule à moteur en utilisation. 13. Dispositif selon L'une quelconque des revendications 4 à 12, caractérisé en ce que chacun des transducteurs piézoélectriques comporte une plaque d'un matériau piézoélectrique (11, 111) fixée à une structure de support rigide (6) avec interposition d'une couche d'un matériau (12) élastique absorbant les chocs, de préférence du caoutchouc au silicone, la plaque (11, 111) étant recouverte d'une couche calibrée (14) de matériau pour accorder l'impédance acoustique du transducteur (11, 111) et du fluide au travers duquel les ondes de pression sont transmises.