Brevet FR2666887A1 — publié le 19920320

CAPTEUR DE MESURE D'UNE GRANDEUR PHYSIQUE L'invention concerne les capteurs de mesure de grandeurs physi- ques. Plus particulièrement, elle concerne un capteur du type compor- tant un support qui est élastiquement déformable sous l'effet d'une sollicitation extérieure, telle qu'une accélération, et qui est destiné à recevoir des moyens de détection sensibles à cette solli- citation. On connaît déjà des capteurs équipés de tels supports déforma- bles Les capteurs de ce type sont utilisés depuis longtemps dans des instruments de mesure de force tels que des balances, ou dans des instruments de mesure d'autres grandeurs physiques, telles que des pressions ou des accélérations Ces dernières applications se sont d'ailleurs révélées très intéressantes dans le domaine de l'automobile o l'on dispose des capteurs à des endroits appropriés, dans un véhicule, pour mesurer les accélérations subies par celui-ci et modifier en conséquence certains paramètres, voire faire interve- nir différents dispositifs de sécurité. Sous leur forme la plus simple, ces capteurs comprennent un support déformable ayant la forme générale d'une poutre de section rectangulaire, fixée en porte-à-faux sur un bâti Ce support défor- mable qui est prévu pour fléchir selon au moins un axe sensible sous l'action de la sollicitation extérieure, comporte un transducteur. Ce transducteur est fixé sur une grande face du support déformable, à égale distance de l'une ou de l'autre de ses extrémités Ainsi, lorsque la poutre se déforme, le transducteur, qui est par exemple constitué par un résonateur à quartz en forme de double diapason, envoie des informations sous la forme de variations de fréquences, vers un circuit de traitement Pour diminuer des effets parasites (températures), on utilise souvent un ou plusieurs autres transduc- teurs. Toutefois, dans ce type de capteur, le support, avant son montage sur le bâti, est déjà muni de ses transducteurs Ces der- niers sont fixés rigidement sur le support pour obtenir une sensi- bilité maximum dès la moindre déformation du support si bien que, dans le cas de transducteurs à quartz, les opérations de manipula- tion avant et lors du montage entraînent fréquemment la rupture des transducteurs, et ce en raison de leur extrême fragilité. On comprend donc que ce risque de détérioration entraîne la nécessité de mettre sur pied des étapes de contrôle supplémentaires destinées à éviter le montage de capteurs défectueux dans leur bâti respectif Qui plus est, ces déteriorations ne sont pas facilement détectables à l'oeil nu et nécessitent l'utilisation d'instruments de contrôle. Il est à noter que de telles étapes de contrôle sont d'autant plus indispensables que ces capteurs sont généralement destinés à équiper des véhicules automobiles ou tout autre engin de transport de passagers dans lesquels ils donnent une information pouvant avoir une incidence directe sur la sécurité de ces passagers. L'invention a donc pour but de remédier à cet inconvénient en fournissant un capteur de mesure d'une grandeur physique susceptible d'être manipulé lors de ses opérations de montage sans risquer la déterioration des transducteurs montés sur celui-ci. A cet effet, l'invention a pour objet un capteur de mesure d'une grandeur physique, du type comprenant un bâti, au moins un support qui est élastiquement déformable sous l'action de ladite grandeur physique et qui est solidaire dudit bâti, au moins un moyen de détection solidaire du support et apte à fournir un signal représentatif de ladite grandeur physique en réponse à une déformation dudit support. Conformément à l'invention, le capteur comporte en outre des moyens de butée et de contre-butée limitant la déformation du support, notamment avant son montage sur la bâti. Grâce à ces caractéristiques, la déformation du support est avantageusement contrôlée par les moyens de butée et de contre-butée qui limitent la déformation du support, et par conséquent limitent la sollicitation des moyens de détection qu'il comporte, jusqu'à un seuil de résistance à la rupture prédéterminé. Selon un mode de réalisation, les moyens de contre-butée compor- tent au moins un bras solidaire d'une base du support destinée à être fixée mécaniquement sur le bâti, tandis que les moyens de butée sont solidaires d'un organe allongé s'étendant à partir de cette base. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description détaillée qui suit, de deux modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemple non limitatifs, en liaison avec les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un capteur de mesure selon l'invention, la figure 2 est une vue de dessus du support du capteur de la figure 1, muni de différents organes fonctionnels et prêt à être monté sur le bâti, la figure 3 est une vue en coupe faite selon la ligne III-III de la figure 2, la figure 4 représente un deuxième mode de réalisation des moyens de butée et de contre-butée du capteur selon l'invention, la figure 5 est une vue en coupe faite selon la ligne V-V de la figure 4, la figure 6 est une vue similaire à la figure 4, mais représentant un troisième mode de réalisation des moyens de butée et de contre-butée du capteur selon l'invention, et la figure 7 est une vue en coupe faite selon la ligne VII-VII de la figure 6. En se référant tout d'abord à la figure 1, on voit un mode de réalisation préféré du capteur de mesure selon l'invention, désigné par la référence numérique générale 1. Ce capteur 1 comporte un bâti 2 qui est constitué de deux coques respectivement 2 a et 2 b ayant une forme similaire et destiné à être assemblées par l'intermédiaire de moyens de fixation, tel que des vis 4, dont une seule a été représentée sur la figure 1. Le bâti 2 est conformé pour recevoir une unité fonctionnelle 6. Cette unité fonctionnelle 6 comprend un support 8 dont une partie au moins est élastiquement déformable sous l'action d'une grandeur physique à capter ou à mesurer. Dans cet exemple particulier, deux demi-masses 10, reliées entre elles par un axe 12 chassé dans celles-ci, sont montées sur le support 8 L'axe 12 traverse de part en part le support 8 si bien que ce support est pris en sandwich entre les deux demi-masses 10. De plus, le support 8 comporte deux moyens de détection 14 Dans l'exemple représenté, les moyens de détections sont constitués par deux résonateurs à quartz en forme de double diapason montés de part et d'autre du support 8 Chaque résonateur 14 est relié électrique- ment à une plaque de circuits imprimés associée 16 sur laquelle sont montés en surface des composants électroniques 18, dont un seul a été ici représenté Les éléments 16 et 18 constituent un circuit électronique 20. De façon connue en soi, les résonateurs 14 sont connectés à des circuits oscillants, non référencés, dont les fréquences de résonan- ces varient en fonction de la déformation des résonateurs et par conséquent en fonction de la déformation du support 8 Les circuits résonants délivrent des signaux qui sont traités et analysés dans le circuit électronique 20 Celui-ci délivre un signal variable en fonction de la déformation du support 8 et donc, dans cet exemple, de l'accélération subie par les deux demi-masses 10. Dans cet exemple de réalisation, on a donc prévu deux plaques de circuit imprimé 16 disposées de part et d'autre du support 8 et fixées sur celuici par l'intermédiaire de tenons chassés 19 ou d'autres moyens analogues, tels que des vis, non représentées. Il est en outre à noter qu'à l'endroit o sont montés les résonateurs 14, le support 8 comporte sous chacun de ses moyens de détection ou résonateur 14 une ouverture traversante 22 permettant au résonateur 14 de vibrer librement. Dans cet exemple particulier, le support 8 comporte une base 24 qui est destinée à être fixée mécaniquement sur le bâti 2 A partir de cette base 24 s'étend un organe 26 de forme générale allongée qui est particulièrement apte à se déformer élastiquement par rapport à la base 24 Cet organe allongé a la forme générale d'une poutre de section rectangulaire fixée, dans l'exemple représenté, en porte-à- faux sur le bâti 2 Cette poutre est prévue pour fléchir de façon sensible dans une direction perpendiculaire à ses grandes faces, sous l'action d'une sollicition extérieure, et ce suivant un axe sensible Xs pour solliciter les moyens de détection 14. Dans ce mode de réalisation, le capteur de mesure 1 et plus particulièrement le support 8, comporte deux bras 28 qui sont reliés entre eux pour former un cadre fermé autour de l'organe allongé ou poutre 26. Les deux bras 28 s'étendent dans une direction sensiblement parallèle à celle de l'organe allongé 26 à partir de la base 24 et au-delà de l'extrémité libre de l'organe allongé 26. Les deux bras 28 sont donc reliés entre eux au-delà de l'extré- mité libre de l'organe allongé 26 par l'intermédiaire d'une partie de jonction 30 dans laquelle est ménagé un orifice de positionne- ment 32. On précisera ici que la base 24, l'organe allongé 26, les deux bras 28, ainsi que la partie de jonction 30 sont tous ménagés dans un même plan pour former un organe unitaire et constituer le support 8 de sorte que de dernier peut être avantageusement réalisé à partir d'une feuille de métal étampée Le support 8 peut être ainsi réalisé en grandes séries par des opérations simples et à un prix de revient peu élevé. On notera que l'opération d'étampage nécessaire à cette fabrica- tion ne requiert aucune étape supplémentaire pour la réalisation du support 8 muni de l'organe allongé et du cadre formé par la base 24, de la partie de jonction 30 et des deux bras 28. La base 24 comprend également un orifice de positionnement 34 qui est situé, comme l'orifice de positionnement 32, sur un axe longitudinal Xl de la poutre 26, dit axe de positionnement Avanta- geusement, les deux orifices de positionnement respectivement 32 et 34 sont situés l'un par rapport à l'autre de façon la plus éloignée possible pour assurer un bon positionnement du cadre formé par les bras 28 et donc du support 8 dans le bâti 2 La base 24 comporte également un orifice de passage 36 conformé pour recevoir une vis 38 de fixation du support sur la coque inférieure 2 b du bâti 2 Entre la vis 38 et la base 24 est interposée une bride 23 qui est mainte- nue en appui sur la base 24 pour coïncider avec le bord duquel fait saillie l'organe allongé ou poutre 26. Les deux orifices de positionnement 32 et 34 sont conformés pour pouvoir coopérer respectivement avec des tenons 40 et 42 conformés pour s'ajuster précisément dans les coques supérieure et inférieure 2 a et 2 b. Les moyens de positionnement 32, 34, 40 et 42 permettent d'ajus- ter avec un jeu déterminé les deux demi-masses 10 à l'intérieur de deux cavités 44 et 46 ménagées respectivement dans les coques 2 b et 2 a. On remarquera donc que les deux demi-masses 10 constituent une masse entière de deux parties assemblées par un axe 12, entre les- quelles est ménagé un espace E dans lequel s'étendent partiellement les deux bras 28 Cet espace E définit de part et d'autre des bras 28, et entre chacun de ceux-ci et les deux demi-masses 10, un jeu déterminant l'amplitude de déformation maximale de l'organe allongé 26. Ainsi, on comprend bien que l'unité fonctionnelle 6 avant son montage dans le bâti 2 est protégée contre les déformations intem- pestives que peut subir l'organe allongé 26 et qui de nature à entraîner la détérioration ou la rupture des résonateurs 14, puisque l'amplitude de déformation de l'organe allongé 26 est limitée à un seuil prédéterminé par le contact mécanique entre les faces en regard, respectivement des demi-masses 10 et des bras 28 formant respectivement butée et contre-butée. Ainsi, les moyens de butée sont formés par les deux demi-masses qui sont solidaires de l'organe allongé 26. En se référant désormais aux figures 4 à 7, on voit deux modes de réalisation d'un support 8 selon l'invention dans lesquels on a désigné les éléments identiques à ceux décrits précédemment par les mêmes références numériques. En se référant tout particulièrement aux figures 4 et 5, le support 8 comprend un seul bras 28 qui comporte deux ailes 50 s'étendant à partir de ce dernier et qui sont rapportées sur ce bras par l'intermédiaire d'une goupille chassée 52, le tout étant fixé mécaniquement à l'extrémité libre du bras 28 Les deux ailes 50 s'étendent dans des plans sensiblement parallèles à celui de l'orga- ne allongé 26, dans une direction perpendiculaire à celui-ci et en regard de cet organe allongé pour limiter son déplacement selon deux sens, lors de sa déformation Ainsi, l'organe allongé 26 et les deux ailes 50 forment respectivement butée et contre-butée. Bien évidemment, dans un mode de réalisation encore plus simpli- fié, on pourrait ne disposer qu'une seule aile qui limiterait la course de l'organe allongé 26 dans une seule direction Dans une autre variante, là ou lesdites ailes viennent de matière avec le bras 28 et sont ménagées sur celui-ci par étampage, puis repliées de façon appropriée. En se référant maintenant aux figures 6 et 7, l'organe allongé 26 comprend deux extensions 54 qui sont rapportées par l'intermé- diaire d'une goupille chassée 56 au voisinage de l'extrémité libre de l'organe allongé 26 et deux bras 28 qui sont solidaires de la base 24 s'étendent partiellement entre les ailes 54. Dans un mode de réalisation simplifié, on dispose une seule extension 54 limitant le débattement de la poutre 10 dans une seule direction. Dans un autre mode de réalisation, la ou les extensions viennent de matière avec la poutre 26 et sont repliées de façon appropriée pour s'étendre en regard du ou des bras 28. On notera là encore que les extensions 54 constituent des moyens de butée, tandis que les bras 28 forment des moyens de contre-butée associés. Il ressort de tous ces modes de réalisation que les moyens de butée et de contre-butée sont solidaires du support 8 et sont mécaniquement indépendants du bâti 2, si bien que les moyens de butée et de contre-butée limitent la déformation du support 8 avant son montage sur le bâti 2 Par conséquent les moyens de détection 14 peuvent être protégés de façon efficace lors de manipulations qui sont préalables aux opérations de montage de l'unité fonctionnelle 6 dans son bâti 2. REVENDICATIONS 1 Capteur de mesure d'une grandeur physique du type compre- nant: un bâti ( 2), au moins un support ( 8) qui est élastiquement déformable sous l'action de ladite grandeur physique et qui est solidaire dudit bâti ( 2), au moins un moyen de détection ( 14) solidaire du support ( 8) et apte à fournir un signal représentatif de ladite grandeur physi- que en réponse à une déformation dudit support ( 8), caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de butée et de contre-butée limitant la déformation dudit support ( 8), notamment avant son montage sur ledit bâti ( 2). 2 Capteur de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de butée et de contre-butée sont solidaires du support ( 8) et sont mécaniquement indépendants du bâti ( 2). 3 Capteur de mesure selon les revendications 1 ou 2, dans lequel le support ( 8) comporte une base ( 24) destinée à être fixée mécaniquement sur le bâti ( 2) et à partir de laquelle s'étend un organe ( 26) de forme générale allongée apte à se déformer par rapport à la base ( 24) pour solliciter les moyens de détection ( 14), caractérisé en ce que lesdits moyens de contre-butée comportent au moins un bras ( 28) solidaire de la base ( 24), tandis que les moyens de butée sont solidaires de l'organe allongé ( 26). 4 Capteur de mesure selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit bras ( 28) vient de matière avec ladite base ( 24) et s'étend au moins au voisinage dudit organe allongé ( 26). Capteur de mesure selon les revendications 3 ou 4, caracté- risé en ce que ledit bras ( 26) comprend au moins une aile ( 50) s'étendant à partir de celui-ci, ladite aile ( 50) venant de matière avec ledit bras ( 28) ou étant rapportée sur celui-ci. 6 Capteur de mesure selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend deux ailes ( 50) formant contre-butée et s'étendant de part et d'autre et en regard de l'organe allongé ( 26) formant butée pour limiter sa déformation selon deux sens de déplacement. 7 Capteur de mesure selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit organe allongé ( 26) comprend au moins une extension ( 54) venant de matière ou qui est rapportée sur ledit organe ( 26), ladite extension ( 54) s'étendant en regard dudit bras ( 28). 8 Capteur de mesure selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens de butée sont formés par une masse ( 10) soli- daire de l'organe allongé ( 26). 9 Capteur de mesure selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'organe allongé ( 26) est formé par une poutre en porte-à- faux s'étendant à partir de la base ( 24) et en ce que ladite masse ( 10) est formée de deux parties assemblées entre lesquelles est ménagé un espace (E) dans lequel s'étend ledit bras ( 28), cet espace (E) définissant l'amplitude de déformation maximale dudit organe allongé ( 26). Capteur de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux bras ( 28) reliés entre eux pour former un cadre fermé autour de l'organe allongé ( 26). 11 Capteur de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support ( 8) est réalisé à partir d'une feuille de métal étampée.