Brevet FR2636433A1 — publié le 19900316

La présente invention se rapporte à un capteur d'impulsions pour capter une force impulsive lorsqu'une force impulsive qui n'est pas plus faible qu'une valeur prédéterminée est transmise et, en particulier, à un capteur d'impulsions pouvant faire fonctionner un sac à air d'une automobile. Un capteur d'impulsions de l'art antérieur, tel que montré à la figure 6, est connu. Ce premier capteur d'impulsions de l'art antérieur, tel que montré à la. figure 6, comprend un poids 23 qui est maintenu dans un corps de bottier 21 et qui est attiré par un aimant 22 disposé d'un côté du corps de bottier 21, un guide cylindrique 24 pour guider le poids 23 et dont le diamètre interne est légèrement plus grand que le diamètre du poids 23 qui est guidé, et une paire de contacts 25a et 25b qui sont prévus sur une surface interne de l'autre c8té du corps de bottier 21 qui fait face au guide cylindrique 24. Quand le capteur d'impulsions mentionné ci-dessus est monté sur une automobile, normalement, le poids 23 est attiré et maintenu par l'aimant 22 de manière que la paire de contacts 25a et 25b soit en conditicr. de non conduction. Quand l'automobile s'arrête brusquement à partir de la condition normale, le poids 23 est forcé à se déplacer vers la gauche (sur la figure) du fait de sa force d'inertie. A ce moment, l'air dans le corps de bottier 21 doit passer à travers des espaces entre la surface interne du guide cylindrique 24 et la surface externe du poids 23. Cependant, le poids 23 ne peut atteindre les deux contacts 25a et 25b étant donné la viscosité de l'air. Par ailleurs, quand l'automobile s'arrête brusquement du fait d'une collision, le poids 23 est tiré vers la gauche par une différence de vitesse et la décélération. Ainsi, quand la force impulsive est entretenue pendant une certaine période de temps. le poids 23 surmonte la force de la viscosité de l'air et atteint la paire de contacts 25a et 25b pour les rendre conducteur 3. Par suite, on peut obtenir un signal de commutateur. Par ailleurs, comme autre exemple de l'art antérieur, un capteur d'accélération est révélé dans la publication de la divulgation de brevet au Japon no 60-233564. Dans ce capteur d'accélération, un fluide magnétique et un milieu qui ne se mélange pas au fluide magnétique et qui a une densité différente de celle du fluide magnétique sont obturés dans un bottier et un moyen générateur d'un magnétisme constant est prévu pour appliquer un champ magnétique constant au fluide magnétique pour lui donner une forme cylindrique. Par ailleurs, un moyen de détection pour détecter la position du fluide magnétique est prévu pour détecter l'accélération en détectant la position du mouvement du fluide magnétique qui est déplacé selon l'accélération. Cependant, dans la premier exemple de l'art antérieur, des problèmes sont rencontrés par le fait que, comme il est conçu pour empêcher un mouvement erroné du poids par l'utilisation de la viscosité de l'air qui traverse les espaces entre le poids 23 et le guide cylindrique 24, une haute précision est requise dans la sphéricité du poids 23, la cylindricité du guide cylindrique 24 et la tolérance de taille entre le poids 23 et le guide cylindrique 24. Par suite, l'usinage est difficile. De plus, comme un placage d'or pour la prévention de la rouille doit être appliqué du poids 23 pour éviter un mouvement non satisfaisant de celui-ci du fait de la rouille dQe à l'air en contact avec lui, le prix de travail est accru. Dans le second exemple de l'art antérieur, comme la force impulsive est transmise au fluide magnétique à travers le milieu afin de détecter l'accélération par le mouvement du fluide magnétique, la réponse est dégradée. Par suite, cela pose un problème qui n'est pas résolu, dans lequel le capteur ci-dessus mentionné ne peut être utilisé en tant que capteur d'impulsions qui doit être très sensible afin de fonctionner instantanément lors d'une collision de l'automobile pour actionner un sac à air, par exemple. La présente invention a pour but de résoudre les problèmes des exemples de l'art antérieur ci-dessus, et elle a pour objet de produire un capteur d'impulsions capable de détecter une force impulsive avec une structure simple et avec une haute réponse lorsqu'une force impulsive qui n'est pas plus faible qu'une valeur prédéterminée est exercée. Afin de résoudre les problèmes ci-dessus, dans la présente invention, un capteur d'impulsions pour détecter une force impulsive qui dépasse une valeur prédéterminée et qui lui est transmise comprend un poids électriquement- conducteur qui est maintenu dans un corps de bottier de manière mobile par la force d'inertie qui lui est appliquée, une paire de contacts qui sont espacés l'un de l'autre et qui sont disposés en une position face au poids, un fluide magnétique électriquement non conducteur interposé entre la paire de contacts et le poids et un aimant pour exercer une force magnétique sur le fluide magnétique. Dans ce cas, le fluide magnétique peut être scellé dans le corps de bottier pour maintenir le poids flottant, ou bien les deux contacts peuvent être formés d'un matériau magnétique avec l'aimant interposé entre eux, de façon que le poids ne puisse se déplacer que lorsqu'une force impulsive qui n'est pas plus faible qu'une valeur prédéterminée est exercée sur le poids du fait de la concentration du fluide magnétique par une force magnétique de l'aimant. Dans le capteur d'impulsions de la présente invention, en condition rcrmale, le mouvement du poids est supprimé par la concentration du fluide magnétique du fait de la force magnétique de l'aimant et les deux contacts sont maintenus à un état non conducteur. Dans cette condition, lorsqu'une force impulsive qui n'est pas plus faible qu'une valeur prédéterminée est exercée du fait d'une différence de vitesse et d'une décélération, le poids est déplacé à la position des deux contacts du fait de la force d'inertie, contre le fluide magnétique. Par suite, les deux contacts sont portés en condition conductrice par le poids, et un signal de détection d'impulsions peut être obtenu. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale illustrant un premier mode de réalisation de la présente invertion; - les figures 2 et 3 sont respectivement des vues en coupe longitudinale montrant des modifications du premier mode de réalisation; - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un second mode de réalisation de l'invention; - la figure 5 est une vue en coupe faite suivant la ligne V-V de la figure 4; et - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale montrant un exemple de l'art antérieur. La figure 1 mentre, en sectocn transversale, un premier mode de réalisation de la présente invention. Un corps de bottier 1 de forme cylindrique est fait en un matériau non magnétique et non conducteur comme une résine synthétique, et ses extrémités opposées sont fermées 'par des plaques extrêmes la et lb, respectivement. La plaque extrême la est pourvue de deux contacts 2a et 2b dépassant à l'intérieur du corps 1 lors d'une étanchéification avec un organe d'étanchéification. Le corps 1 du bottier est rempli d'un fluide m.agnétilque 3 ayant une propriété de non conduction, et un poids conducteur et non magnétique 4 fait en cuivre, argent ou analcgue et de forme sphérique est maintenu flottant dans le fluide magnétique 3. Ce fluide magnétique 3 est un liquide à un état colloïdal dans lequel des particules ferromagnétiques de Fe304 ayant un diamètre de 10 nm sont dispersées à une haute concentration dans un solvant de silicone ou analcgue. Aucune sédimentation et aucune coalescence des particules magnétiques ne se produisent dar.s le fluide magnétique 3 et celui-ci se comporte comme si le liquide lui-même avait une propriété magnétique. Des aimants permanents 5a et 5b sont disposés à l'extérieur des plaques extrêmes la et lb du corps du bottier 1, respectivement, pour exercer des forces magnétiques sur le fluide magnétique 3. Les aimants - permanents Sa et 5b sont en forme de disque et sont magnétisés de manière qu'un pôle N apparaisse du côté du corps 1 du bottier et qu'un pôle S apparaisse du côté opposé de ce corps. Le fonctionnement du premier mode de réalisation sera maintenant décrit. D'abord, le capteur d'impulsions structuré comme décrit ci-dessus est monté sur une automobile de manière que sa direction droite-gauche ou sa direction longitudinale coincide avec la direction du parcours de l'automobile et de plus les deux contacts la et lb sont placés du c8té avant. Dans cette condition de montage du capteur d'impulsions sur l'automobile, lorsque l'automobile s'arrête, aucune force n'est exercée sur le capteur d'impulsions. Er. ccnséquence, le fluide magnétique 3 dans le corps 1 du boitier est rassemblé, à partir d'une portion centrale par les forces magnétiques des aimants permanents a et 5b, en des positions proches des plaques extrêmes la et lb et le poids 4 est maintenu flottant dans le fluide magnétique 3 à la portion centrale du corps.l. Par suite, bien que le fluide magnétique 3 soit présent entre les deux contacts 2a et 2b, comme le fluide magnétique 3 est non conducteur, les contacts 2a et 2b sont maintenus à un état non conducteur et aucun signal de contact n'est produit par les contacts 2a et 2b. Dans cette condition, quand l'automobile démarre et est accélérée, le poids 4 est sollicité pour se déplacer vers le c8té arrière de l'automobile, c'est-à-dire du c8té droit de la figure 1, du fait de la force d'inertie par l'accélération et la différence de vitesse à ce moment. Cependant, le mouvement du poids 4 est supprimé par la présence du fluide magnétique 3. Dans cette condition de parcours de l'automobile, lorsque pédale du frein est enfoncée pour une décélération, le poids 4 est sollicité à se déplacer vers le c8té avant de l'automobile, c'est-à-dire vers les deux contacts 2a et 2b du c8té gauche sur la figure 1 étant donné la force d'inertie qui correspond à la décélération et à la différence de vitesse. Cependant, comme la décélération et la différence de vitesse ne sont pas importantes, le mouvement du poids 4 est supprimé par la présence du fluide magnétique 3 et le poids 4 n'atteint Jamais les deux contacts 2a et 2b. Cependant, quand l'automobile entre en collision avec une autre automobile ou bien un obstacle pendant qu'elle avance, une grande force d'impulsion est exercée sur le capteur d'impulsions. et une force d'inertie correspondant à la décélération et à la différence de vitesse s'exerce sur le poids 4. Par suite, le fluide magnétique 3 est déplacé instantanément du côté gauche sur la figure 1 contre la viscosité du fluide magnétique 3 et le poids 4 entre en collision avec les deux contacts 2a et 2b pour les rendre conducteurs. Ainsi, un signal de contact représentant l'état de collision est produit. En conséquence, en appliquant ce signal de contact à un dispositif d'allumage d'un fusible d'un sac à air, il est possible d'actionner instantanément le sac à air pour ainsi empêcher le visage d'un passager d'entrer en collision avec un volant ou une vitre. Tandis que les deux aimants permanents 5a et 5b sont prévus dans le premier mode de réalisation, seul l'aimant permanent Sa peut être prévu du côté des contacts 2a et 2b en omettant l'aimant permanent 5b. Par ailleurs, dans le premier mode de réalisation, bien que les aimants permanents 5a et 5b soient prévus sur les deux plaques extrêmes la et lb du corps 1, la présente invention n'est pas limitée à cela et comme le montre la figure 2, un aimant permanent cylindrique et creux 6 ou bien un certain nombre de pièces magnétiques permanentes 6, formées en divisant pn aimant creux cylindrique par un plan ou des plans s'étendant dans une direction axiale, peuvent être prévus sur une surface externe périphérique cylindrique du corps 1. Par ailleurs, la moitié du corps 1 du cGté des contacts 2a et 2b peut avoir la forme d'un cône tronqué (non représenté) ayant un diamètre accru vers les contacts 2a et 2b afir. de produire un gradient d'une densité de flux magnétique de l'aimant permanent 6. Dans ce cas, les caractéristiques du fluide magnétique deviennent non linéaires et une réponse peut être accrue. Par ailleurs, comme le montre la figure 3, un aimant permanent 5a du premier mode de réalisation peut être ajouté à la structure de la figure 2. Par ailleurs, la forme du corps n'est pas limitée à la forme cylindrique et toute forme creuse souhaitée comme une forme creuse carrée peut être utilisée. Un second mode de réalisation de l'invention sera maintenant décrit en se référant à la figure 4. Dans le second mode de réalisation, au lieu de maintenir le poids 4 flottant dans le fluide magnétique 3, un fluide magnétique est interposé entre deux contacts et un poids. Plus particulièrement, comme le montre la figure 4, un poids 14 en forme de parallélépipède rectangle est disposé coulissant dans une direction axiale à une portion côté droit dans un corps 11l de bottier de forme creuse et carrée. Une paire de contacts 12a et 12b en un matériau non magnétique sont disposés à une portion c8té gauche dans le corps 11 en des positions face au poids 14 et les contacts 12a et 12b sont espacés l'un de l'autre en direction verticale. Un aimant permanent 1E ayant un pôle S du côté extrémité gauche et un p8le N du côté extrémité droite est disposé entre les contacts 12a et 12b et une quantité prédéterminée d'un fluide magnétique 13 ayant une propriété de non conduction est attirée et maintenue par la force magnétique de l'aimant permanent 3. Comme le montre la figure 5, des fenêtres de passage d'air lla sont formées dans la paroi périphérique du corps 11 en des positions tournées vers le poids 14 de manière qu'aucune dépression ne se produise lorsque le poids 14 se déplace. Dans le second mode de réalisation, comme dans le premier, lorsqu'aucune force d'impulsion n'est exercée sur le capteur d'impulsions, les contacts 12a et 12b et le poids 14 sont isolés les uns des autres par le fluide magnétique 13 ayant une propriété de non conduction et les contacts 12a et 12b sont non conducteurs. A partir de cette condition, lorsqu'une force d'impulsion qui n'est pas plus faible qu'une valeur prédéterminée, c'est-à-dire qui dépasse une force pour maintenir le fluide magnétique 13 s'exerce, le poids 14 est déplacé vers la gauche par la force d'inertie et il entre en collision avec les contacts 12a et 12b en excluant le fluide magnétique 13,ce qui rend les contacts 12a et 12b conducteurs. Par suite, un signal de contact est produit. En conséquence, dans le second mode de réalisation également, on obtient un effet et un avantage similaires au premier mode de réalisation et de plus, la quantité du fluide magnétique utilisé est faible en comparaison avec le premier mode de réalisation. Dans le second mode de réalisation, il est préférable que la surface périphérique interne du corps 11 en contact coulissant avec le poids 14 soit enduite d'un matériau de revêtement tel que le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le polyoxyméthylène (PCM) ou analogue, et alternativement le corps 11 lui-même peut être fait en PTFE, POM ou analogue, pour améliorer la propriété de glissement et ainsi assurer un mouvement régulier du poids 14. Tandis que le corps11 a une forme creuse et carrée dans le second mode de réalisation, il n'est pas limité à cette forme et toute forme souhaitée comprenant une forme cylindrique, une forme creuse polygonale etc..., peut être utilisée. Par ailleurs, dans le mode de réalisation ci-dessus, au lieu de l'aimant permanent, on peut utiliser un électro-aimant. Dans la présente invention, comme on l'a décrit dans ce qui précède, un capteur d'impulsions est agencé de manière qu'un poids soit disposé coulissant dans un corps de bottier faisant face à une paire de contacts, un fluide. magnétique est interposé entre le poids et les contacts et le fluide magnétique présente une viscosité vis-à-vis de l'aimant. Par conséquent, la structure totale devient simple, et le prix de fabrication peut être réduit car aucune autre précision de taille n'est requise pour le corps du bottier et le poids. Par ailleurs, comme la force d'impulsion est détectée en utilisant une force d'inertie du poids, une réponse rapide peut être assurée pour une force d'impulsion qui n'est pas inférieure à une valeur prédéterminée. Un autre avantage réside dans le fait que la force de maintien du fluide magnétique peut être ajustée en changeant la force magnétique de l'aimant. De plus, on obtient un avantage par le fait qu'étant donné que le poids est maintenu flottant dans le fluide magnétique, il n'est pas nécessaire de prendre la résistance au frottement entre le poids et le corps du bottier ou un organe de guidage en considération au moment du mouvement du poids et il est possible d'empêcher la rouille due à l'oxydation du poids. Par ailleurs, quand un fluide magnétique est attiré et maintenu à une surface extrême des deux contacts faisant face au poids, on obtient l'avantage que la quantité du fluide magnétique à utiliser est réduite et que le prix de production peut être réduit. REVENDICATIONS 1. Capteur d'impulsions pour détecteur une force impulsive lorsque celleci n'est pas inférieure à une valeur prédéterminée et lui est transmise, caractérisé en ce qu'il comprend: un poids (4; 14) ayant une propriété conductrice et maintenu coulissant dans un corps de bottier par une force d'inertie, une paire de contacts (2a, 2b; 12a, 12b) qui sont espacés et disposés dans ledit corps de bottier en une position opposée audit poids dans une direction du mouvement dudit poids, un fluide magnétique (3, 13) ayant une propriété de non conduction et interposé entre les deux contacts et le poids et ur. aimant (5a, 5b, 6) pour exercer une force magnétique sur le fluide magnétique. 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide magnétique (3) est scellé dans le corps (1) pour y maintenir le poids (4) flottant. 3. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide magnétique (3) est retenu aux surfaces extrêmes des deux contacts (2a, 2b) faisant face au poids en étant attiré par l'aimant (6) interposé entre les deux contacts.