Brevet FR2672394A1 — publié le 19920807

DISPOSITIF DE DETECTION D'IMPACT La présente invention concerne un détecteur d'impact pouvant détecter la direction d'un impact, ce dispositif étant utilisable en relation avec un coussin pneumatique d'une automobile servant à protéger un occupant d'un impact causé par un accident. Elle concerne également un capteur d'impact conçu pour être utilisé dans un dispositif d'enregistrement d'accidents qui peut enregistrer une situation d'accident provoquant des dommages à une automobile. Une voiture pourvue d'un coussin pneumatique permettant de protéger d'un impact des occupants, tels qu'un conducteur et des passagers, a récemment a été lancée sur le marché. Le coussin pneumatique est conçu de telle sorte qu'il est gonflé instantanément lorsque l'automobile subit un choc qui pourrait occasionner des blessures à un occupant, et cette opération dépend donc largement du fonctionnement d'un capteur de détection de l'impact. Tous les capteurs d'impacts réalisés jusqu'à présent sont conçus de manière à détecter un impact dans le sens du déplacement d'une automobile, ce déplacement étant dans la direction longitudinale de l'automobile,ou dans le sens d'une direction en décalage dans un angle de 30 degrés à gauche ou à droite de la direction longitudinale. De ce fait, un capteur d'impact conventionnel ne peut pas détecter de manière précise la puissance et la direction d'un impact se produisant lors d'un accident, dans la direction transversale du véhicule ou dans une direction quelconque formant un angle arbitraire avec l'axe longitudinal. Cette limitation de la précision de la détection est due à la restriction imposée à la pose du coussin pneumatique puisque celui-ci ne peut être placé que sur une poignée ou un tableau de bord. Toutefois, dans un proche avenir, il est prévu de monter un coussin pneumatique sur un côté de l'automobile afin de protéger l'occupant d'un choc se produisant dans la direction latérale du véhicule, et il est donc clair qu'un capteur d'impact pouvant détecter un impact dans toutes les directions, ou capteur d'impact omnidirectionnel, sera alors nécessaire. La présente invention a pour objectif de fournir un dispositif capteur d'impact omnidirectionnel. Pour réaliser cet objectif, le dispositif capteur d'impact selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend un capteur d'impact du type à élément piézo-électrique comportant une pièce inerte, un boîtier pour recevoir la pièce inerte et au moins trois capteurs d'impact disposés de telle manière qu'ils soient en contact avec une surface périphérique extérieure de la pièce inerte, chaque capteur d'impact comprenant un élément piézo-électrique permettant de produire un courant d'une amplitude correspondant à une contrainte appliquée, et un élément poussoir permettant de pousser le capteur piézo-électrique contre la pièce inerte.Lorsqu'une force d'impact est appliquée au capteur d'impact, la pièce inerte appuie sur l'élément piézo-électrique en produisant une contrainte correspondant à la force d'impact, ce qui permet à l'élément piézo-électrique de produire un courant correspondant à la contrainte appliquée. Selon la présente invention, dans un cas où trois capteurs d'impact, conçus chacun selon le modèle décrit ci-dessus, sont disposés dans trois positions radiales décalées de 800 autour de la pièce inerte, chacun d'eux se voit appliquer une contrainte différente par la pièce inerte. Une analyse vectorielle doit alors être réalisée sur les trois types de courants de sortie recueillis qui correspondent à trois contraintes différentes, ce qui permet alors de déterminer la force de l'impact et sa direction lors de l'accident. Le dispositif capteur d'impact de la présente invention ainsi réalisé peut être connecté à un analyseur pourvu d'un circuit électrique permettant de stocker un signal de sortie ou le résultat d'une détection du capteur. Le dispositif capteur d'impact de la présente invention est connecté à un dispositif permettant de recevoir le courant de sortie de l'élément piézoélectrique afin de déterminer si celui-ci est supérieur à un courant de seuil prédéterminé, et d'émettre un signal de sortie commandant le gonflement du coussin pneumatique lorsque le courant de sortie est trouvé plus important que le courant de seuil prédéterminé. En utilisant le capteur d'impact de la présente invention, on obtient les effets suivants (1) étant donné que la pièce inerte appuie en permanence sur l'élément piézo-électrique, la transmission de l'impact se fait très rapidement lors d'un accident d'automobile. Le temps de réponse du capteur d'impact est donc court (2) étant donné qu' au moins trois éléments piézoélectriques disposés de manière radiale émettent un courant de sortie ayant une amplitude correspondant à sa direction d'impact pour chaque accident, la direction et la puissance du choc peuvent être captées de manière précise.De ce fait, il ne se pose pas de problèmes, tels qu'un mauvais fonctionnement d'un dispositif de gonflement (3) étant donné qu'aucune pièce mobile n'est nécessaire, le capteur peut avoir une fréquence propre élevée (4) pour la même raison, la fatigue due aux vibrations est réduite, et on évite toute panne due à l'abrasion ou à la corrosion d'une partie mobile (5) étant donné quil n'y a pas de borne électrique exposée à l'air libre, il ne peut se produire aucune rupture du circuit due à la corrosion du contact. De ce fait, même si le capteur d'impact a déjà été monté depuis longtemps sur une voiture, ses performances ne peuvent pas se dégrader (6) le capteur de la présente invention utilise un procédé de conversion d'un impact en une variation d'un signal électrique.De ce fait, on peut enregistrer l'impact (données d'impact) en fonction du temps (7) étant donné qu' au moins trois éléments piézo électriques qui sont disposés de manière radiale produisent chacun un courant de sortie ayant une amplitude correspondant à la direction de son impact pour chaque accident, la direction et la puissance du choc peuvent être captées de manière précise. De ce fait , le capteur de la présente invention peut être utilisé comme dispositif d'enregistrement d'accident. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit à présent en regard des dessins annexés dans lesquels - la figure i est une vue en coupe plane d'un mode de réalisation d'un capteur d'impact omnidirectionnel selon la présente invention - la figure 2 est une vue partiellement en coupe longitudinale et partiellement en vue latérale du capteur d'impact omnidirectionnel tel qu'illustré dans la figure i ; et - la figure 3 est une vue en perspective éclatée des principaux éléments constituant le capteur d'impact omnidirectionnel tel qu'illustré dans la figure 1. On va maintenant décrire un mode de réalisation préféré de la présente invention en se référant aux figures i à 3. Un dispositif capteur d'impact selon la présente invention comporte un boîtier cylindrique 10 pourvu d'un couvercle supérieur il et d'un fond 12 qui sont boulonnés à chacune des extrémités du boîtier 10. Celui-ci est disposé de telle sorte que son axe central est dans une direction verticale. Six trous débouchants 3, dans lesquels peuvent être insérées des enveloppes d'éléments piézoélectriques/électrodes, sont percés, sur la surface latérale du boîtier cylindrique 10 aux sommets d'un hexagone, et sont donc au nombre de six et sont décalés angulairement de 600 l'un par rapport à l'autre. Les capteurs d'impact 50 sont insérés respectivement dans lesdits trous débouchants 50. Une pièce inerte 8 est placée dans l'espace intérieure du boîtier 10 coaxialement avec ce dernier, et est maintenue en suspension à ses extrémités supérieure et inférieure, entre le couvercle supérieur 11 et le fond 12 grâce à deux ressorts 9A et 9B. La pièce inerte 8 porte sur chacune de ses surfaces supérieure et inférieure, un téton autour duquel s'enroule respectivement une extrémité des ressorts 9A et 9B. La pièce inerte 8 a une forme cylindrique et sur sa surface latérale sont prévues six saillies semi-sphériques 8A disposées aux sommets d'un hexagone et formant donc entre eux des angles égaux de 600. Chaque capteur d'impact 50 comprend une enveloppe 7a servant à loger un élément piézo-électrique/éloctrodes. Une extrémité de l'enveloppe 7a fait saillie dans le passage intérieur du boîtier 10 et est en contact avec l'une des saillies semi-sphériques 8A de la pièce inerte 8 de telle sorte qu'une légère force de pression est appliquée à ladite saillie. L'enveloppe 7a comporte une bride s'avançant vers l'intérieur. Dans l'enveloppe 7a sont logés dans cet ordre un cylindre isolant 6, un récepteur de pression 4a muni d'une rainure verticale 4b, un support d'électrode positive 2a, un élément piézo-électrique 1 en forme de disque annulaire, un support d'électrode négative 2b en forme de disque annulaire, un élément de pression d'électrode cylindrique 5 en caoutchouc synthétique, un câble de sortie 3 et un fond 7b pour l'enveloppe 7a, l'ensemble étant en appui contre ladite bride. Une extrémité du câble de sortie 3 est connectée au support d'électrode positive 2a, et son autre extrémité est connectée au support d'électrode négative 2b. L'élément piézo-électrique est conçu de telle manière qu'il produise un courant ayant une amplitude proportionnelle à une force de compression appliquée de l'extérieur. De préférence, comme matériau pour l'obtention d'un courant de sortie stable, on utilise de la céramique piézo-électrique. Le récepteur de pression 4a est en forme d'anneau, et présente une face de forme conique. L'extrémité de l'enveloppe 7a pourvue de la bride, a un diamètre inférieur à celui du récepteur de pression. D'autre part, l'autre face du récepteur de pression 4a est plate et a un diamètre supérieur , et elle est en contact avec le support d'électrode positive 2a. La rainure verticale 4b a une section en V ou en U, de sorte qu'elle est en permanence verticale sur la surface d'extrémité conique du récepteur de pression 4a. I1 est particulièrement important que la rainure verticale 4b soit ménagée de telle sorte qu'elle s'étende verticalement et que ses extrémités supérieure et inférieure soient ouvertes.La précision de la détection d'un impact depuis la gauche ou la droite dépend de l'angle d'intersection entre deux plans qui sont formés des deux côtés de la rainure verticale 4b. La saillie semi-sphérique 8A est constamment pressée contre la surface latérale intérieure du récepteur de pression 4a avec une légère contrainte qui est appliquée par l'élément de pression d'électrode cylindrique 5 en caoutchouc synthétique inséré entre le support d'électrode négative 2b dans l'enveloppe 7a et le fond 7b. Il en résulte que la saillie semi-sphérique 8A est en contact linéaire avec la surface latérale intérieure du récepteur de pression 4a. L'élément piézo-électrique 1 est donc comprimé sous une pression constante exercée par l'élément de pression d'électrode 5, de sorte qu'il produit un courant de sortie constant. Le dispositif capteur d'impact omnidirectionnel selon la présente invention est monté dans la carrosserie d'un véhicule, de manière que la direction axiale du boîtier 10 soit orientée verticalement. Dans ce montage, il est essentiel que la direction axiale de deux enveloppes 7a diamétralement opposées (parmi les six boîtiers) correspondent à la direction avant-arrière de la carrosserie du véhicule. Lorsqu'une automobile pourvue d'un dispositif capteur d'impact selon la description ci-dessus subit un accident, la pièce inerte 8 comprime l'élément piézoélectrique en lui communiquant une contrainte correspondant à la puissance de l'impact dû à l'accident, de sorte que l'élément piézo-électrique produit en sortie un courant dont l'amplitude correspond à la contrainte appliquée. Les câbles de sortie 3 qui partent respectivement des six capteurs d'impact 50 sont connectés à un circuit de commande d'un dispositif de gonflement. Le circuit de commande du dispositif de gonflement comprend six circuits à bascule et sert à comparer les six signaux d'impact d'amplitudes différentes qui sont émis à la sortie des six capteurs d'impact 50 pour chaque accident, et à calculer électriquement la puissance et la direction de l'impact par une analyse vectorielle. I1 transmet ensuite un signal de commande au dispositif de gonflement lorsque le courant maximum obtenu par l'opération de détection d'impact décrite ci-dessus est supérieur à un courant de seuil prédéterminé, et stocke le résultat de la détection, dans une mémoire RAM par exemple. En réponse au signal de commande, le dispositif de gonflement est actionné pour permettre au gaz de s'échapper et de venir gonfler rapidement un coussin de sécurité. REVENDICATIONS 1. Dispositif capteur d'impact comportant - une pièce inerte (8), - un boîtier (10) pour recevoir la pièce inerte (8); et - au moins trois capteurs d'impact (50) disposés de telle manière qu'ils soient en contact avec une surface périphérique extérieure de la pièce inerte (8), chaque capteur d'impact (50) comprenant un élément piézoélectrique (1) permettant de produire un courant d'une amplitude correspondant à une contrainte appliquée, et un élément poussoir (4a) permettant d'appliquer le capteur piézo-électrique contre la pièce inerte (8), de sorte que, lorsqu'une force d'impact est appliquée au capteur d'impact (50), la pièce inerte (8) appuie sur l'élément piézo-électrique () en produisant une contrainte correspondant à la force d'impact, l'élément piézoélectrique pouvant alors produire un courant correspondant à la contrainte appliquée. 2. Dispositif capteur d'impact selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit boîtier (10) a une structure cylindrique, et est placé de manière que son axe central soit vertical. 3. Dispositif capteur d'impact selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite pièce inerte (8) a une structure cylindrique et est insérée coaxialement dans ledit boîtier cylindrique (10). 4. Dispositif capteur d'impact selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits capteurs d'impact (50) sont disposés à la périphérie de ladite pièce inerte (8), en formant des angles égaux entre eux. 5. Dispositif capteur d'impact selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite pièce inerte (8) est supportée en suspension par ses extrémités supérieure et inférieure par des ressorts (9A, 9B). 6. Dispositif capteur d'impact selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite pièce inerte (8) comporte sur sa face latérale extérieure des saillies semi-sphériques (8A) décalées d'un même angle l'un par rapport à l'autre, le nombre desdites saillies semisphériques (8A) étant égal à celui desdits capteurs d'impact (50), et en ce qu'une partie terminale de chacun desdits capteurs d'impact (50) est en contact avec la partie terminale correspondante desdites saillies semisphériques (8A). 7. Dispositif capteur d impact selon la revendication 6, caractérisé en ce que chacun desdits capteurs d'impact (50) porte une rainure (4b) de section en V ou en U sur une de ses surfaces d'extrémité, ladite rainure (4b) s'étendant verticalement, et en ce que chacune desdites saillies est en prise avec la rainure (4b) correspondante. 8. Dispositif capteur d'impact selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits capteurs d'impact (50) comporte en outre un câble de sortie (3) pour y faire passer le courant de sortie. 9. Dispositif capteur d'impact selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits éléments piézo-électriques est réalisé en un matériau céramique piézo-électrique.