Brevet FR2635588A1 — publié le 19900223

L'invention part d'un capteur d'accélération comprenant un système ressort-masse, destiné à un véhicule, en particulier un véhicule automobile, pour déclencher des dispositifs de sécurité ou à des fins de réglage, capteur qui est équipé d'un dispositif d'amortissement pour le système ressort-masse. On connaît un capteur d'accélération avec une masse sismique disposée sur un ressort plat et déviée plus ou moins suivant la grandeur et la direction de L'accélération produite. Un signal de mesure proportionnel à l'accélération est généré à l'aide d'un élément à effet Hall fixé à la masse sismique. Le mouvement de la masse sismique est amorti par un frein à courants de Foucault disposé à l'extrémité libre du ressort de flexion. Ce capteur a cependant l'inconvénient qu'il permet seulement un amortissement limité. De plus, l'amortissement ne peut pas être adapté à des conditions d'utilisation particulières, surtout si les fréquences de résonance sont relativement élevées. L'un des buts de l'invention est d'éviter les inconvénients décrits ci-dessus. A cet effet, selon l'invention, un capteur d'accélération comme défini au début est essentiellement caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement est un dispositif actif qui se compose d'un circuit électronique actif, présentant un filtre passe-haut agissant en tant qu'élément différenciateur, ainsi que d'une com- mande électrodynamique. Comparativement au capteur d'accélération connu, le capteur selon l'invention a l'avantage de permettre la réalisation de valeurs d'amortissement très grandes et très différentes. Comme le capteur est facile à adapter à des conditions particulières, il mesure toujours dans la gamme de fréquence de résonance sensiblement optimale. De plus, la bande passante du capteur peut être élargie sans perte de sensibilité pour les basses fréquences. L'emploi d'une source de courant en tant qu'excitateur de la bobine mobile permet de compenser la variation de la résistance de la bobine et d'obtenir ainsi une stabilité en température relativement bonne de l'amortissement. Cette stabilité thermique de l'amortissement péut encore être accrue à l'aide de résistances variables avec la température. Les réponses en fréquence et en phase peuvent être lissées de manière simple. L'encombrement du capteur d'accélération lui-même est faible. Selon un mode de réalisation avantageux, le signal de mesure délivré par le système ressort-masse et le signal de sortie du filtre passe-haut sont envoyés à un réseau passif ou actif en vue de leur addition, et le signal ainsi obtenu est exploité dans un circuit d'exploitation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que du dessin annexé, sur lequel: - les figures 1 à 3 représentent les coupes longitudina- les de la partie mécanique de différents capteurs d'accélération selon l'invention; et la figure 4 représente un circuit pour l'amortissement actif de ces capteurs. Sur la figure 1, la référence 10 désigne un capteur d'accélération dont le ressort de flexion 11 est fixé unilatéralement à un appui transversal 12. Un bloc métallique est disposé en tant que masse sismique 13 à l'extrémité libre 11a du ressort. La partie fléchissante de ce ressort porte en outre quatre résistances détectrices 14 sensibles à l'extension et qui, comme représenté plus en détail sur la figure 4, sont connectées en un pont de Wheatstone. Deux de ces résistances sont disposées parallèlement à l'axe du ressort de flexion 11 et deux autres sont disposées transversalement à cet axe. Un ressort annulaire 15, de section droite en U, est fixé au côté inférieur du ressort 11 dans la région de la masse sismique 13 et une bobine 17 est enroulée autour des branches 16 de ce support. Ce dernier est réalisé de manière que ses branches 16 s'engagent entre les branches d'un aimant permanent 18 en pot, ayant une section droite en forme de W. L'aimant en pot 18 et la bobine mobile 17 constituent la commande. Les deux branches extérieures 19 de l'aimant en pot 18 forment le pâle sud, tandis que la branche centrale 20 représente le pâle nord. IL va de soi que la polarité inverse, le pâle nord à l'extérieur et le pôle sud à l'intérieur, est possible aussi. De plus, l'aimant en pot peut être constitué également d'une partie en fer doux combinée avec un aimant permanent. La figure 4 représente un circuit électrique fermé, dans lequel sont connectées les résistances détectrices 14 et la bobine mobile 17. Les prises médianes 22, 23 du pont de Wheatstone, formé par les résistances 14, sont reliées à un amplificateur de sortie de pont 24, à partir duquel le signal de mesure est envoyé à un filtre actif 25 ayant une caractéristique de passe-haut. Entre l'amplificateur 24 et le filtre passe-haut 25, le signal de mesure est envoyé par une branche électrique parallèle 26 à un additionneur 27. Le filtre passe-haut 25 est relié par une ligne électrique 28 à une source de courant 29 à tension commandée pour l'alimentation de la bobine mobile 17. De plus, une ligne électrique 31 relie un point de dérivation 30 à la suite du filtre passe-haut 25 à l'additionneur 27. Ce dernier opère une simple addition pondérée du signal de l'amplificateur 24 et du signal du filtre passe-haut 25, de sorte que l'on peut obtenir - si l'on ne tient pas compte de la fréquence de résonance mécanique f o du système ressort de flexion-masse - une allure de fréquence lisse (+ 1 dB) avec une faible rotation de phase ( que sur le châssis (suspension) sont possibles également. Le filtre passe-haut 25 présente une fréquence de coupure fH préfixée. Dans la plage des basses fréquences d'excitation du ressort de flexion 11, o f sortie de pont 24. Il en résulte, en raison de la rétroaction néga- tive par la source de courant 29 commandée en tension et la bobine mobile 17, une force proportionnelle à la vitesse de la masse sis- mique 13 et qui correspond à un amortissement visqueux. Par contre, au-dessus de la fréquence de coupure fH du filtre passe-haut c'est à dire dans la plage o la fréquence f > fH la bobine mobile 17 exerce sur la masse sismique 13 une force qui est proportionnelle à la déviation de cette masse. Ainsi, la raideur effective du ressort de flexion 11 est accrue indirectement, ce qui se traduit par une fréquence de résonance plus élevée du système masse 13/ressort 11. Pour obtenir un amortissement actif optimal du capteur d'accélération 10, il y a lieu d'accorder mutuellement la fréquence de coupure fH du filtre passe-haut actif 25 et le facteur de rétroaction, lequel est défini par les caractéristiques et la qualité des lignes électriques, de la source de courant 29 et de la bobine mobile 17. La figure 2 montre un capteur d'accélération 10a qui, à la différence de celui de la figure 1, comprend un ressort de flexion double 35, courbé en S. Ce ressort de flexion se compose de deux ressorts de flexion ou parties élastiques 35a et 35b disposés en parallèle, qui sont fixes à l'aide d'un bloc 36 et entre lesquels est disposée, à l'extrémité libre, la masse sismique 13. Les résistances détectrices 14 sont placées sur l'un des deux ressorts de flexion 35a, 35b. En raison de la forme en S du ressort 35, la masse sismique 13 effectue un mouvement sensiblement vertical pendant sa déviation. De ce fait, la bobine mobile est déplacée à peu près verticalement par rapport au champ magnétique généré par l'aimant en pot 18, ce qui permet d'obtenir un signal plus grand et plus précis. Par comparaison, la masse sismique 13 de la figure 1 est basculée légèrement, du fait qu'elle est déplacée suivant un trajet en arc de cercle dont le centre est formé par le point de fixation du ressort de flexion 11. La figure 3 représente une variante de réalisation du capteur d'accélération 10 selon la figure 1. Elle correspond à un mode de réalisation dans lequel la commande est constituée par un aimant permanent qui représente en partie au moins la masse sismique, ainsi que par une bobine fixe. Plus précisément, dans cette variante, la masse sismique est formée en totalité par un aimant permanent 38 fixé au côté inférieur du ressort de flexion 11. La bobine 17 est fixée sur un support stationnaire 15a. L'exemple selon la figure 3 peut utiliser également le ressort de flexion double en S selon la figure 2. Le signal de mesure appliqué au filtre passe-haut peut être prélevé aussi par voie capacitive, auquel cas il n'est pas nécessaire de prévoir un amplificateur de sortie de pont. REVENDICATIONS 1. Capteur d'accélération (10) comprenant un système ressort (11) - masse (13), destiné à un véhicule, en particulier un véhicule automobile, pour déclencher des dispositifs de sécurité ou à des fins de réglage, capteur qui est équipé d'un dispositif d'amortissement pour le système ressortmasse, caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement est un dispositif actif qui se compose d'un circuit électronique actif, présentant un filtre passe-haut (25) agissant en tant qu'élément différenciateur, ainsi que d'une commande électrodynamique (17, 18). 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de mesure fourni par le système ressort (11) - masse. (13) et le signal de sortie du filtre passe-haut (25) sont appliqués à un réseau (27) passif ou actif en vue de leur addition, et que le signal ainsi obtenu est exploité dans un circuit d'exploitation. 3. Capteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une source de courant (29) commandée en tension est disposée dans le circuit entre le filtre passe-haut (25) et la commande électrodynamique (17, 18). 4. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le signal de mesure est prélevé à l'aide de résistances (14) sensibles à l'extension, disposées sur un ressort de flexion (11), et est appliqué à un amplificateur de sortie de pont (24). 5. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la commande électrodynamique est constituée par un aimant en pot (18) et une bobine mobile (17). 6. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la commande électrodynamique est constituée par un aimant permanent (38) qui représente en partie au moins la masse sismique, ainsi que par une bobine (17) disposée fixe. 7. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le ressort est un ressort de flexion (35) de forme en S et comprenant deux parties élastiques (35a, 35b) disposées en parallèle.