Brevet FR2616547A1 — publié le 19881216

Accéléromètre, notamment accéléromètre capacitif monté dans un tableau de bord. L'invention concerne un accéléromètre et, notamment, un accéléromètre capacitif comportant deux structures magnétiques, un élément fléchissant mobile monté entre les structures magnétiques et une enveloppe pour contenir ces éléments. L'accéléromètre, qui est fixé sur un objet dont on doit détecter ou mesurer l'accélération, comporte deux structures magnétiques dont chacune est munie d'un aimant permanent et d'une palette montée à flexion entre les structures magnétiques, des bobines de commande étant respectivement montées sur des surfaces opposées de la palette de manière à entourer chaque aimant permanent de chacune des structures magnétiques, et une enveloppe ou carter pour le montage de ces éléments. Lorsque l'objet sur lequel l'accéléromètre est monté subit une accélération, la palette tend à rester immobile dans l'espace; elle se déplace donc par rapport aux structures magnétiques. Deux condensateurs sont respectueusement formés d'un côté et de l'autre de la palette et, lorsque cette palette se déplace par rapport aux structures magnétiques, la capacité de l'un de ces condensateurs croit et la capacité de l'autre condensateur décroît. Ces condensateurs sont utilisés en liaison avec un circuit d'équilibrage pour produire un courant continu qui est proportionnel à l'accélération et qui est renvoyé aux bobines de:'accéléromètre p:ur provoquer le rappel de la palette. C- esure le courant proportionnel à l'accélération. Pour remplir des conditions de fonctionnaement sévères et pour être conforme à la technique perfectionnée la plus récente de ce secteur, l'accélérotètre doit être construit pour que les effets des variation de température soient les plus faibles 2 2616547 possibles dans des conditions d'environnement largement variables. En fonction des variations de température dans l'environnement de l'accéléromètre, des contraintes thermiques se développent entre chacun des éléments constitutifs de l'accéléromètre qui ont des caractéristiques de dilatation thermique différentes de l'un à l'autre. Ces contraintes thermiques inluencent fortement le fonctionnement de l'accéléromètre. La structure magnétique de l'accéléromètre comporte principalement un boîtier et un aimant permanent. Le boîtier peut-être constitué en matériaux ou matières présentant un faible coefficient de dilatation thermique,par exemple en acier Invar. Mais l'aimant permanent ne peut pas être constitué en un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique égal à celui du boîtier ou voisin de celui-ci. En conséquence, les contraintes thermiques créées dans la structure magnétique réduisent la stabilité thermique de l'accéléromètre. En outre, les contraintes thermiques qui agissent sur la palette et sur les carcasses qui doivent être montées sur les faces opposées de cette palette ont une action nuisible sur les mesures effectuées avec l'accéléromètre. En général, l'ensemble réalisé avec les structures magnétiques et la palette est monté dans un carter cylindrique muni d'une collerette, de manière a rénager un jeu ou intervalle a.nn7-aire entre la pari intérieure du carter et la paroi extérieure de l'ensemble. Le carter est introduit dans une ouverture pratiquée dans un tableau de bord ou un panneau de comande et ce carter est alors porté par sa collerette. Cependant quand l'accéléromètre monté sur l'objet de la façon indiquée cidessus est soumis à des variations de température dans son environnement, des contraintes thermiques agissent sur le carter et sur l'ensemble en raison de la différence entre les coefficients de dilatation thermique de ces deux éléments. Par conséquent, plusieurs éléments constituant l'ensemble de l'accéléromètre sont affectés par les contraintes thermiques, -ce qui entraîne des erreurs de mesure. A la lumière de ce qui précède, l'invention à principalement pour but de créer un accéléromètre qui soit stable vis à vis des variations de température. Un autre but de l'invention est de créer un accéléromètre qui soit construit de manière à éviter l'action des contraintes thermiques sur les parties de liaison entre l'aimant permanent et le boîtier. Un autre but de la présente invention est de créer un accéléromètre qui puisse éviter les erreurs de- mesure dues aux contraintes thermiques agissant sur la palette et sur un organe porte-bobine monté sur cette palette. Un autre but de l'invention est de créer un accéléromètre qui puisse être monté sur un tableau de bord ou un panneau de commande de manière à éviter les erreurs de mesure dues aux contraintes thermiques agissant sur la liaison entre l'ensemble de la structure magnétique et de la palette et le tableau de bord ou le panneau de commande. A cet effet, l'invention concerne un accéléromètre du type ci-dessus caractérisé en ce que l'airant permanent en forme de disque est cn.eté sur le boîitier au moyen d'une entretoise constituée en une ratière magnétique ayant le même coefficient de dilatiation thermique que l'aimant permanent, cette entretoise étant fixée sur le boîtier suivant des surfaces de contact cylindriques formées sur chacun d'eux, la carcasse étant fixée sur la surface de la palette au moyen d'un élérent de base en forme de disque qui est constitué avec la matière ayant le même coefficient de dilatation thermique que la matière de la palette. L'invention est décrite plus en détail ci-après en liaison avec les dessins annexés, dans lesquels: S - la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un exemple de réalisation de l'accéléromètre suivant la présente invention - la figure 2 est une élévation coupe schématique d'une forme modifiée de la structure magnétique suivant la présente invention; - la figure 3 est une élévation coupe schématique d'une autre modification de la structure magnétique suivant la présente invention; - la figure 4 est une élévation coupe d'un exemple de réalisation de la palette suivant la présente invention; - la figure 5 est une élévation coupe d'un exemple de réalisation modifié de la palette suivant la présente invention; - la figure 6 est une élévation coupe d'une modification de la palette suivant la présente invention - les figures 7, 8 et 10 sont des élévations coupes schématiques destinées à expliquer l'action des contraintes thermiques sur l'accéléromètre suivant la présente invention; - la figure 9 est une élévation coupe schématique d'un exeLple de réalisation d'un organe de montage d'un accéléromèntre suivant la prseante invention. Co=me représenté sur la figure 1, un accéléromètre conforme à la présente invention comporte deux structures magnétiques 10 et 12. Un aimant permanent 14 est fixé sur chacune des structures magnétiques 10 et 12. Une palette mobile 16 est montée à flexion entre les structures magnétiques 10 et 12 grâce à la partie d'articulation 18. Deux carcasses de bobine 20 sont fixées sur la surface supérieure et la surface inférieure de la palette 16. Une bobine de commande 22 est enroulée sur chacune des carcasses 20. La structure magnétique supérieure 10 et la structure magnétique inférieure 12 sont de construction similaire et fonctionnent de façon similaire. Chaque structure magnétique 10 ou 12 est contitué d'un corps cylindrique présentant un axe X-X et formant un boîtier creux 24 en une seule pièce avec une paroi d'extrémité plane 26 ainsi qu'une collerette de base annulaire 28 dirigée vers l'intérieur. L'une des faces d'extrémité de l'aimant permanent 14 en forme de disque est fixé sur la surface d'extrémité intérieure du boîtier creux 24 de chacune des structures magnétiques 10, 12. Une pièce polaire 30 est fixée sur l'autre face d'extrémité de l'aimant 14. Dans la structure magnétique d'un accéléromètre connu, la surface d'extrémité intérieure du boîtier cylindrique est plane ou uniforme, l'aimant permanent 14 en forme de disque étant directement fixé sur la surface intérieure plane de la paroi d'extrémité. Mais, conformément à la présente invention, comme représenté sur la figure 1 pour un premier exemple de réalisation, il est prévu une saillie 34 en forme de disque dans la partie centrale de la surface d'extrémité intérieure 32. Le diamètre de la saillie 34 est inférieur) celui de l'aimant permanent 14 en forme de disque. Une entretoise - annulaire 3. est placée sur la saillie 34, cette entretoise étaent constituée en une =atière magnétique, telle que le fer doux magnétique, dct. le coefficient de dilatation thermique est égal ou nférieur à celui de l'aimant permanent. La surface d'extrémité inférieure de l'entretoise 36 est fixée sur l'aimant permanent 14 par des moyens appropriés tels Co'ur adhésif. La paroi latérale intérieure de l'évidenent de l'entretoise 36' et 6 2616547 la paroi latérale extérieure de la saillie 34 sont désignées par surfaces de contact cylindriques 38. Ces surfaces 38 sont fixées l'une à l'autre par des moyens appropriés, par exemple par soudage au laser ou similaire. La partie centrale de l'aimant permanent 14 autre que celle qui est fixée sur l'entretoise annulaire este libre vis-à-vis de la surface de la saillie 34. Par conséquent, l'aimant permanent 14 est fixé sur le bottier 24 de la structure magnétique 10 ou 12 par l'intermédiaire des surfaces de contact cylindriques 38. La figure 2 représente une modification des structures magnétiques 10, 12 représentées sur la figure 1. Suivant cette modification, une ouverture circulaire est pratiquée dans la partie centrale de la surface d'extrémité intérieure 32 du bottier 24 de manière à permettre l'introduction dans cette ouverture d'une entretoise 40 en forme de disque. La surface cylindrique extérieure de l'entretoise 40 et la paroi ou surface cylindrique intérieure de l'ouverture du boîtier 24 sont également désignées par surfaces de contact cylindriques 38 et sont fixées l'une à l'autre par soudage au laser. L'aimant permanent 14 est fixé sur l'entretoise 40 par des moyens appropriés tels qu'un adhésif. La figure 3 représente une autre modification de la structure magnétique 10 ou 12. Suivant cette modification, le diamètre de l'ouverture centrale pratiqué dans la surface d'extrémité intérieure 32 du boitier 24 est inférieur au diamètre de l'aimant permarne.t 14. Une entretcise 44 est prévue sous forme de téton pouva:- être introduit de-s l'ouverture centrale du boltier 24, l'aimant permane.nt 14 étant fixe sur l'entretoise 44. Dans cette structure, la paroi latérale extérieure du téton de l'entretoise 44 et la paroi latérale intérieure de l'ouverture du boîtier 24 sont encore désignées par surfaces de contact cylindriques 38 7? 2616547 et peuvent être fixées l'une à l'autre par soudage au laser. Comme exposé dans les exemples de réalisation ci-dessus, bien que le matériau de l'aimant permanent 14 soit différent, en ce qui concerne le coefficient de dilatation thermique du matériau du boîtier 24 de la structure magnétique 10 ou 12, l'aimant permanent 14 est fixé sur le bottier 24 par l'intermédiaire de l'entretoise en fer-doux magnétique 36, 40 ou-44 dont les caractéristiques de dilatation thermique sont les mêmes que celles du matériau de l'aimant permanent 14 ou sont voisines de ces caractéristiques. L'entretoise 36, 40 ou 44 est fixée sur le boîtier 24 de la structure magnétique ou 12 suivant les surfaces de contact cylindriques 38. L'aimant permanent 14 est, lui-même, difficile à traiter ou à usiner, mais l'entretoise 36, 40 ou 44 en fer doux magnétique peut-être aisément usinée ou traitée. En conséquence, le matériau de l'aimant permanent 14 est fortement différent du matériau du boitier 24 en ce qui concerne le coefficient de dilatation thermique, mais on peut ne pas tenir compte des contraintes thermiques agissant sur la partie de contact de l'aimant permanent 14 avec l'entretoise 36, 40 ou 44. En effet, le coefficient de dilatation thermique de l'aimant permanent 14 est le même que celui de l'entretoise ou voisin de celui-ci. L'effet des contraintes thermiques qu'agissent sur l'entretoise 36, ou 44 et sur le boitier 24 par l'intermédiaire des surfaces de contact cyi-.-riqes 38 est réduit le plus possih.e et l'adhésif a-iu sur ces surfaces n'est ni craqaelé, ni fissuré. La palette est habituellement réalisée en métal, en un conducteur élastique, en quartz coulé, ou en métal non magnétique d'élasticité élevée. Deux carcasses de bobines sont respectivement fixées sur la surface supérieure et la surface inférieure de la palette. Des 8 2616547 bobines de commande sont enroulées sur ces carcasses. Chaque carcasse est réalisée en aluminium qui est un matériau non magnétique, de faible poids spécifique et pouvant être aisément isolé. Si d'autres organes ou éléments dont les caractéristiques de dilatation thermique sont différentes de celles de la palette sont liés à cette palette ou assemblés avec elle, les mesures effectuées avec l'accéléromètre sont entachées d'erreurs notables par suite des contraintes thermiques agissant sur ces éléments et sur la palette. Cependant, conformément à la présente invention, la carcasse 20 peut-être constituée d'un corps cylindrique creux (figure 4) ou en forme de tasse avec une ouverture de fond circulaire (figure 7) La carcasse cylindrique 20 peut-être fixée sur la surface de la palette 16 au moyen d'un élément de base 50. La surface de section transversale de l'élément de base 50 peut-être constituée en forme de T (figure 4) ou en forme de disque (figure 5 et figure 6). L'élément de base 50 est constitué du même matériau ou matière que la palette 16 et ces deux éléments sont scellés ou fixes l'un à l'autre par un adhésif approprié ou ils sont réalisés en une seule pièce si on le désire. Conformément à la présente invention, la carcasse 20 de la bobine 22 et l'élément de base 50 fixé sur la palette 16 sont assemblés entre eux par des surfaces cylin-riques 60. En outre, l'élément de base 50 est réalisé avec le rême matériau que celui de la palette 16. Il en rés 'te cue les contraintes ther=iques agissant sur la palette 16 et sur la carcasse 20 et dues aux variations de température sont absorbées par l'élément de base 50. Par conséquent, l'accéléromètre suivant la présente invention fonctionne de façon indépendante de la température. Les structures magnétiques supérieure et inférieure 10, 12 ainsi que la palette 16 sont assemblées entre elles au moyen d'un élément annulaire 62 semblable à une ceinture et on forme ainsi un ensemble. Cet ensemble est monté ou installé dans une enveloppe cylindrique creuse ou carter 64 qui est muni d'une collerette 66 à son extrémité supérieure. Le carter 64 est monté dans une ouverture d'un tableau de bord ou panneau de commande 68. Le diamètre de la paroi latérale intérieure du carter cylindrique 64 est plus grand que le diamètre de la paroi latérale extérieure de l'ensemble. L'ensemble peut donc être monté dans le carter 64 avec un intervalle entre eux. Dans les exemples de réalisation représentés sur les figures 1, 7 et 8, la partie inférieure de la paroi latérale intérieure du carter 64 est munie d'une rainure annulaire 70, une couronne 72 étant montée au- dessus de la rainure 70 pour franchir l'intervalle existant entre l'ensemble et le carter 64. Ainsi, l'ensemble peut-être porté à sa partie inférieure et la partie supérieure de cet ensemble peut-être dégagée du carter 64. Les parois latérales intérieure et extérieure de la couronne 72 peuvent être collées ou fixées sur la paroi latérale extérieure de la structure magnétique inférieure 12 et sur la paroi latérale intérieure du carter 64, respectivement. rne plaque de base ou de fond 74 du carter 64 peut si cn ie désire, être fixée sur le carter après que la ra-nur.e 7- a été usinée ou ferrée dans l'extrémité intérieure du carter 64. Co=e cela est évident d'après ce qui précède, la couronne 72, destinée à assurer la fixation sur le carter 64 de l'ensemble des structures magnétiques supérieure et inférieure, est espacée de la collerette 66 qui sert au =ontage du carter 64 sur le tableau de bord 2616547 68. Les contraintes thermiques qui pourraient être crées entre le tableau de bord 68 et la collerette 66 n'agissent donc pas directement sur l'ensemble, de sorte que, comme représenté sur la figure 7, les contraintes sont absorbées dans la paroi latérale du carter 64. En outre, comme représenté sur la figure 8, la rainure 70 réalisée dans la partie inférieure de la paroi intérieure du carter 64 peut servir & absorber les contraintes thermiques et à éviter la déformation du carter 64. Comme représenté sur la figure 9, la collerette 66 destinée à la fixation du carter 64 sur le tableau de bord 68 peut-être formée séparément du carter cylindrique 64 et elle peut-être munie d'une ouverture circulaire 74 permettant l'introduction du carter 64. Dans la paroi latérale intérieure de l'ouverture 74 de la collerette 66, il est prévu une rainure 76 avec une bordure supérieure 78 et une bordure inférieure 80. La couronne 72 peut-être montée sur l'extrémité supérieure de l'ensemble des structures magnétiques 10 et 12 pour porter l'ensemble à l'intérieur du carter 64. Ce carter 64 est alors introduit dans l'ouverture du tableau de bord 68 en plaçant l'extrémité supérieure du carter 64 - dans une partie de la rainure 76 de la collerette 66. La paroi intérieure de la bordure inférieure 80 de la rainure 76 de la collerette 66 peut-être fixée au carter 64 par un moyen approprié, par exemple par soudage au laser ou par adhésif. Conformément à l'exemple de réalisation rer"senté sur la figure 9, l'ensemble des structures =agr..ties 10 et 12 peut être porté par la couronne 72 de r.a ere a être suspendu dans le carter 64. Ce carter 64 est aussi porté par la bordure inférieure 80 de la rainure 76 de la collerette 66 dans l'ouverture du tableau de bord ou panneau de commande 68. Par conséquent, même si les contraintes thermiques développées dans le tableau de bord sont transmises au 11i 2616547 carter 64 par la bordure inférieure 80 de la rainure 76, la partie supérieure du carter 64 est déformée dans un espace compris entre la bordure supérieure 78 et la bordure inférieure 80 de la rainure 76, comme repésenté sur la figure 10. Les contraintes ne sont donc pas transmises & des éléments ou parties essentiels de l'ensemble des structures magnétiques 10 et 12. O 12 2616547 REVENDICATIONS 1) Accéléromètre notamment accéléromètre capacitif monté dans un tableau de bord, pour détecter et mesurer l'accélération d'un objet sur lequel il est fixé, comportant deux structures magnétiques (10, 12) dont chacune est munie d'un aimant permanent (14) en forme de disque et d'un boîtier (24) destiné à contenir cet aimant permanent,une palette (16) montée à flexion entre les structures magnétiques, deux carcasses de bobine (20) respectivement montées sur la surface supérieure et la surface inférieure de la palette, une bobine de commande (22) enroulée sur chacune des carcasses, caractérisé en ce que l'aimant permanent (14) en forme de disque est monté sur le boîtier (24) au moyen d'une entretoise (36, 40, 44) constituée en une matière magnétique ayant le même coefficient de dilatation thermique que l'aimant permanent, cette entretoise étant fixée sur le boîtier suivant des surfaces de contact cylindriques (38) formées sur chacun d'eux, la carcasse (20) étant fixée sur la surface de la palette au moyen d'un élément de base (50) en forme de disque qui est constitué avec la matière ayant le même coefficient de dilatation thermique que la matière de la palette. 2) Accéléromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entretoise est réalisée en fer doux. 3) Accéléromètre selon la revendication 1 caractérisé en ce que le boîtier est muni d'une saillie (34) en forme de disque dans une partie centrale de sa paroi d'extrémité intérieure, l'entretoise (36) étant de Cforme annulaire et présentant une ouverture pour l'introduction de cette saillie, la paroi latérale extérieure de ladite saillie et la paroi latérale de l'ouverture de l'entretoise étant fixées l'une à l'autre. 13 2616547 4) Accéléromètre selon la revendication 1 -caractérisé en ce que le boîtier est muni d'une ouverture circulaire dans une partie centrale de la paroi d'extrémité (26), l'entretoise (40) ayant une configuration en forme de disque pour être introduite dans cette ouverture, le boîtier et l'entretoise étant fixés l'un & l'autre suivant les surfaces de contact (38) de la paroi intérieure de l'ouverture et de la paroi latérale extérieure de l'entretoise. ) Accéléromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier est muni d'une ouverture circulaire dans une partie centrale de la paroi d'extrémité, l'entretoise ayant une configuration en forme de disque avec un téton (44) en son centre, ce téton étant introduit dans l'ouverture du boîtier, le boitier et l'entretoise étant fixés l'un à l'autre suivant les surfaces de contact (38) de la paroi intérieure de l'ouverture et de la paroi latérale extérieure du téton. 6) Accéléromètre selon la revendication 1 caractérisé en ce que la carcasse (20) et l'élément de base (50) en forme de disque sont fixés l'un à l'autre suivant des surfaces de contact cylindriques (60) formées sur la carcasse (20) et l'élément de base (50). 7) Accéléromètre selon la revendication 1 carctérisé en ce que la carcasse (20) est en forme de corps cylindrique creux et la surface de coupe verticale de l'élément de base a une configuration en forme de T, la carcasse et l'élément de base étant fixes l'un à l'autre suivant les surfaces de contact de la paroi intérieure du corps cylindrique creux et la paroi latérale extérieure de l'élément de base. 8) Accéléromètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comporte un élément d'assemblage en forme de ceinture (62) pour assembler les deux boîtiers (24) avec la palette (16) et 14 2 6 12616547 former un ensemble de détection de l'accélération, un carter cylindrique creux (64) avec une collerette (66) par laquelle ce carter est monté dans un tableau de bord de manière que l'ensemble de détection soit disposé & l'intérieur, et une couronne (72) pour fixer l'ensemble de détection au carter. 9) Accéléromètre selon la revendication 8 caractérisé en ce que le carter (64) est muni d'une rainure (70) dans la partie inférieure de sa paroi intérieure. 10) Accéléromètre selon la revendication 8, caractérisé en ce que la couronne (72) est montée entre la paroi extérieure de l'ensemble de détection (10, 12, 62) et la paroi intérieure du carter (64) dans une partie supérieure voisine de la rainure. 1â5 11) Accéléromètre selon la revendication 8, caractérisé en ce que la collerette (66) est formée indépendamment du corps cylindrique creux, une rainure (76) est formée dans la paroi intérieure de cette collerette et le carter (64) est fixé sur la bordure inférieure (80) de cette rainure (76). 12) Accéléromètre selon la revendication 11, caractérisé en ce que la couronne (72) est montée sur l'extrémité supérieure du carter pour fixer ce carter & l'ensemble de détection, l'extrémité supérieure du carter étant disposée entre la bordure supérieure (78) et la bordure inférieure (80) de la rainure (76).