Brevet FR2756378A1 — publié le 19980529

CAPTEUR DE TYPE A INERTIE La présente invention concerne un nouveau capteur de type à inertie, utilisable en particulier, mais non exclusivement, dans le domaine automobile, pour renseigner le conducteur etlou les automobilistes environnants d'une situation déterminée, liée à un aspect de sécurité notamment. Des capteurs de ce genre sont déjà utilisés pour détecter un freinage d'urgence; associés à des moyens électroniques d'analyse d'état, ils permettent, par exemple, de déclencher automatiquement les feux de détresse pour signaler le danger aux autres véhicules. Les capteurs actuels présentent des problèmes de structure, de fiabilité et de sensibilité auxquels se propose de répondre la présente invention. Le nouveau capteur du type à inertie conforme à la présente invention est constitué: - d'une masse mobile inertielle montée coulissante dans un logement, - d'un système de détection qui est disposé à l'une au moins des extrémités dudit logement et qui est connecté à des moyens électroniques d'analyse d'état; ce système de détection est sensible aux mouvements de ladite masse mobile et il est adapté selon le type d'informations que l'on désire récolter en liaison avec ces mouvements, - d'une pièce d'interface montée coulissante dans ledit logement, interposée entre le système de détection et la masse mobile inertielle et, - d'un moyen de rappel élastique tendant à écarter la pièce d'interface et la masse mobile du système de détection. Selon une forme de réalisation préférée, le capteur comporte un logement de forme générale cylindrique qui est fermé à ses deux extrémités. Ce logement renferme au moins une sphère constituant la masse mobile inertielle, et une pièce d'interface de forme générale cylindrique, guidée axialement dans ledit logement cylindrique et dont le diamètre correspond sensiblement à celui de la ou des sphère(s) constituant la masse mobile. La pièce d'interface se présente de préférence sous la forme d'une pastille cylindrique munie d'un patin de guidage sur sa périphérie. Elle sépare le logement en deux chambres et elle comporte avantageusement au moins un orifice traversant qui assure une communication entre lesdites chambres. Selon une autre caractéristique de l'invention, un moyen d'amortissement de choc est interposé entre la masse mobile inertielle et la pièce d'interface. Dans ce cadre et selon une forme de réalisation préférée, du côté de la masse mobile inertielle, la pièce d'interface comporte une nervure circulaire adaptée pour le positionnement d'un anneau en matériau approprié assurant cette fonction d'amortissement. Pour certains modes de réalisation particuliers, les deux extrémités du logement peuvent être munies d'un système de détection, séparé chacun de la masse mobile centrale par une pièce d'interface. Cependant, si l'une des extrémités du logement ne comporte pas un tel ensemble de détection, on prévoit un organe amortisseur de choc, placé entre la masse mobile inertielle et l'extrémité du logement. Selon une autre particularité, le capteur conforme à la présente invention comprend un moyen de rappel élastique qui est placé du côté du système de détection et qui applique une pression sur la pièce d'interface de telle sorte qu'en position repos la masse mobile inertielle soit bloquée élastiquement, soit entre ladite pièce d'interface et l'extrémité du logement, soit entre deux pièces d'interface, selon le cas. Cette structure de capteur peut être utilisée pour détecter différents types d'informations liés aux déplacements de la masse mobile dans son logement de réception. Les moyens originaux qui sont mis en oeuvre assurent l'obtention d'un dispositif de grande sensibilité qui n'est perturbé ni par les vibrations ni par les rebonds éventuels liés aux mouvements de la masse mobile. Mais l'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la description suivante de plusieurs modes de réalisation possibles, donnés uniquement à titre d'exemples et représentés sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique, en coupe longitudinale, montrant un premier mode de réalisation possible du capteur selon l'invention; - la figure 2 montre la pièce d'interface du capteur de la figure 1, vue de face; - la figure 3 illustre un second mode de réalisation possible du capteur, vu en coupe longitudinale; - la figure 4 est une vue partielle d'un autre mode de réalisation possible du capteur conforme à la présente invention. Tel qu'on l'a représenté sur les figures 1 et 2, le capteur 1 est constitué d'un boîtier cylindrique 2, en matière plastique ou en téflon par exemple, fermé à ses deux extrémités par des pièces d'obturation en forme de couvercles 3 et 4, collés ou soudés. Les couvercles 3 et 4 sont également réalisés en matière plastique ou en téflon. Le boîtier 2 définit un logement cylindrique 5 dans lequel on trouve une masse mobile inertielle 6 qui coopère avec un système de détection de mouvement 7, par l'intermédiaire d'un ensemble coulissant 10. La masse mobile 6 se présente sous la forme de deux billes 6' et 6" en matériau dense tel le verre ou l'acier. Le diamètre des deux billes 6' et 6" est légèrement inférieur au diamètre interne du boîtier 2 pour qu'elles puissent se déplacer par roulement ou par coulissement sur l'axe longitudinal 13 de celui-ci. Un élément de butée 15 en mousse de faible densité est solidarisé par collage avec la face interne du couvercle 5. Cette pastille de mousse 15 définit un organe d'amortissement pour la masse mobile inertielle 6 visant à atténuer les rebonds et les vibrations. Le système de détection 7 est solidarisé par collage avec la face interne du couvercle 4. Il est connecté à une carte électronique 16 par l'intermédiaire de broches 17 qui traversent le boîtier 2 ; la carte électronique 16 est construite en fonction du type de détecteur 7 utilisé, ainsi qu'en fonction du type d'informations ou de commandes que l'on désire délivrer ou effectuer. Le capteur illustré sur les figures 1 et 2 comprend un système de détection 7 qui est sensible à la pression exercée par l'ensemble coulissant 10, lui-même soumis aux mouvements des sphères mobiles 6' et 6". Ce système de détection 7 peut consister en un capteur de pression analogique à résistance variable agissant par effet de déformation. L'ensemble coulissant 10 est adapté pour transmettre au détecteur 7 les données de déplacement de la masse mobile inertielle 6, tout en régulant ce déplacement en vue de limiter les à-coups, les chocs et les vibrations néfastes à la sensibilité et au fonctionnement correct du capteur. A cet effet, cet ensemble coulissant 10 comprend une pièce d'interface coulissante 20 munie d'un organe amortisseur de chocs 21 du côté des sphères mobiles 6', 6", et d'un organe élastique d'appui 22 coopérant par contact avec le détecteur de pression 7. La pièce d'interface coulissante 20 est représentée isolément sur la figure 2. Cette pièce se présente sous la forme d'une pastille cylindrique, en téflon par exemple, dont le diamètre correspond sensiblement au diamètre interne du boîtier 2. La périphérie de cette pièce d'interface 20 comporte un patin de guidage 23 qui est destiné à augmenter la surface de coulissement sur la paroi interne du boîtier 2. Pour faciliter le guidage coaxial de la pièce d'interface 20 dans le boîtier 2, la paroi interne du logement 5 peut être enduite d'une fine pellicule d'huile de nature adaptée. Du côté des sphères mobiles 6', 6", la pièce d'interface 20 comporte une nervure circulaire coaxiale 24 sur le pourtour de laquelle est positionné l'organe amortisseur de chocs 21 en forme d'anneau en matière plastique souple ou en mousse du type forte densité. La nervure 24 et l'anneau amortisseur 21 sont centrés sur l'axe 13 du logement 5. L'anneau amortisseur 21 est bloqué en position à l'extérieur de la nervure 22 et il déborde au-delà de l'encombrement de la pièce d'interface 20 pour former une couronne d'appui pour la sphère contiguë 6'. Sa nature (matière plastique, mousse ...) est adaptée pour limiter le rebond de la masse mobile 6 et pour absorber les vibrations. Du côté du système de détection 7, la pièce d'interface 20 comporte une nervure coaxiale 25 qui définit un logement cylindrique dans lequel est positionné l'organe compressible élastique 22 en mousse de type forte densité par exemple. Ce plot de mousse 22 a une forme générale cylindrique. II vient prendre appui sur le système de détection 7 et il transmet à celui-ci l'effort de pression appliqué par la masse mobile inertielle 6. Le patin de guidage 23, ainsi que les deux nervures coaxiales 24 et 25 renforcent la structure de la pièce d'interface 20 et ils évitent sa déformation dans le temps. La pièce d'interface 20 sépare le logement cylindrique 5 en deux chambres 26 et 27. Deux orifices traversants 28 aménagés dans son épaisseur réalisent une communication entre les deux chambres 26 et 27; on conserve ainsi une pression égale dans les deux chambres, ce qui permet de ne pas perturber la sensibilité du capteur lors du déplacement de l'ensemble coulissant 10. En position repos le plot de mousse 22 exerce une légère pression sur le système de détection 7; de l'autre côté il pousse la pièce d'interface 20 et les deux sphères 6', 6" contre la butée souple d'extrémité 15. Les deux sphères 6' et 6" sont en fait en léger blocage élastique entre l'anneau amortisseur 21 et la butée en mousse compressible 15. Un tel capteur peut par exemple être utilisé dans le domaine automobile, pour détecter un freinage d'urgence. Dans ce cas, la brusque décélération provoque le déplacement de la masse mobile 6 en direction du système de détection 7. Ce déplacement est transmis à la pièce d'interface 20 qui entraîne la compression du plot de mousse 22 contre le système de détection 7. La valeur et le temps de pression sont analysés par la carte électronique 16 qui, par exemple, déclenche automatiquement les feux de détresse du véhicule. Lorsque le véhicule a terminé sa décélération, le plot élastique de contact 22 ramène l'ensemble en position repos. La carte électronique 16 gère le temps d'allumage des feux de détresse, en fonction de données préétablies. La pièce d'interface 20, le plot élastique de contact 22, L'anneau amortisseur de choc 21 et la butée d'extrémité 15 permettent de contrôler le mouvement de la masse mobile 6 en absorbant les vibrations et en atténuant fortement les rebonds éventuels. L'anneau 21 sert d'organe de centrage pour la sphère 6'; il permet d'axer la pression au centre de la pièce d'interface 20 et d'empêcher le blocage de celle-ci. On obtient un capteur de type à inertie très fiable et très sensible. La sensibilité de ce capteur peut être réglée selon les besoins en jouant sur la masse mobile 6, sur la pièce d'interface 20, le plot élastique de contact 22 etlou l'anneau amortisseur 21. Cette sensibilité est également fonction de l'inclinaison du capteur sur la pièce ou le dispositif en mouvement. De préférence, le boîtier 2 et la carte électronique 16 sont noyés dans un matériau du genre résine autoextinguible 29 pour obtenir une étanchéité et une résistance optimales. On a représenté sur la figure 3, un capteur du même genre, fonctionnant d'une manière similaire mais utilisant non plus un système de détection du type à pression, mais un détecteur du type effet Hall . Les parties identiques conservent les mêmes repères pour faciliter la compréhension. Dans ce mode de réalisation, le système de détection 7' est du type à effet Hall ; il détecte la présence d'un organe de manoeuvre 30 en forme de plot métallique fixé de manière appropriée sur la pièce d'interface 20. Un organe de rappel élastique en forme de ressort hélicoïdal 31 est interposé entre le couvercle 4 et la pièce d'interface 20; la force de rappel utilisée est fonction de la sensibilité que l'on désire obtenir. Le système de détection 7' est connecté à des moyens électroniques 16' d'analyse d'état, dont la structure est adaptée en fonction de la nature des informations reçues et du type de signal que l'on désire délivrer. La figure 4 montre un autre système de détection possible, utilisant la même structure générale de capteur. Le système de détection 7" consiste en un détecteur à réflexion infrarouge du type à fourche ou en un détecteur opto-schmitt. Un système émetteur/récepteur génère un faisceau infrarouge entre les deux branches de la fourche 32 et une pièce mobile 33 solidaire de la pièce d'interface 20 pénètre plus ou moins dans ce faisceau en fonction du déplacement de la masse mobile inertielle 6. Une carte électronique 16" disposée en aval analyse le signal provenant du détecteur 7"; en fonction de cette analyse il envoie un signal de commande adapté à l'application. Bien entendu, d'autres systèmes de détection peuvent être envisagés par rapport à ceux illustrés sur les figures 1, 3 et 4, du type à déformation de valve, à contact ou à pression d'air, par exemple. Les applications du capteur conforme à la présente invention peuvent être très diverses. A titre purement indicatif, on peut l'utiliser dans le domaine de l'automobile en qualité de capteur de G, de bar, de déformation ... pour la détection et l'avertissement d'un freinage, d'une accélération, d'un chargement, d'une valeur de roulis... Dans tous les cas, le système de détection, la carte électronique et les moyens avertisseurs seront adaptés en conséquence. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisations qui ont été illustrés sur les figures. Ainsi, pour certaines réalisations particulières on pourra prévoir un système de détection à chaque extrémité du logement, avec une pièce d'interface de chaque côté de la masse mobile. Egalement, cette masse mobile peut être constituée d'une seule sphère ou d'une pluralité de sphères juxtaposées; on peut même envisager l'utilisation d'un ou de plusieurs barreaux de forme quelconque, adapté(s) pour coulisser axialement dans le logement de réception. - REVENDICATIONS 1.- Capteur de type à inertie, caractérisé en ce qu'il est constitué: - d'une masse mobile inertielle (6) montée coulissante dans un logement (5), - d'un système de détection (7, 7', 7") qui est disposé à l'une au moins des extrémités dudit logement (5) et qui est connecté à des moyens électroniques (16, 16', 16") d'analyse d'état, lequel système de détection (7, 7', 7") est sensible aux mouvements de ladite masse mobile (6) et est adapté en fonction du type d'informations que l'on désire récolter en liaison avec ces mouvements, - d'une pièce d'interface (20) montée coulissante dans ledit logement, interposée entre ledit système de détection (7, 7', 7") et ladite masse mobile (6) et, - d'un moyen de rappel élastique (22 ; 31) tendant à écarter la pièce d'interface (20) et la masse mobile (6) du système de détection (7, 7', 7"). 2.- Capteur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un logement (5) de forme générale cylindrique fermé à ses deux extrémités, lequel logement (5) renferme au moins une sphère (6', 6") constituant la masse mobile inertielle et une pièce d'interface (20) de forme générale cylindrique, guidée axialement dans ledit logement cylindrique (5) et dont le diamètre correspond sensiblement à celui de ladite sphère (6', 6"). 3.- Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce d'interface (20) en forme de pastille cylindrique munie d'un patin de guidage (23) sur sa périphérie. 4.- Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce d'interface (20) séparant le logement (5) en deux chambres (26 et 27) et munie d'au moins un orifice traversant (28) assurant une communication entre lesdites chambres (26, 27). 5.- Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'amortissement de choc (21) entre la masse mobile inertielle (6) et la pièce d'interface (20). 6.- Capteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que, du côté de la masse mobile inertielle (6), la pièce d'interface (20) comporte une nervure circulaire (24) de positionnement d'un anneau amortisseur de choc (21). 7.- Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte, de l'autre côté de la pièce d'interface (20) et du système de détection (7, 7', 7"), par rapport à la masse mobile (6), un organe amortisseur de choc (15) qui est placé entre ladite masse mobile inertielle (6) et l'extrémité (4) du logement (5). 8.- Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de rappel élastique (22, 31) qui est placé du côté du système de détection (7, 7', 7") et qui applique une pression sur la pièce d'interface (20) de telle sorte qu'en position repos , la masse mobile inertielle (6) soit bloquée entre ladite pièce d'interface (20) et l'extrémité (4) du logement (5), ou entre deux pièces d'interface dans le cas d'un capteur à deux systèmes de détection. 9.- Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de rappel élastique en forme de plot élastique (22) du genre mousse, lequel plot (22) est inséré dans un logement de positionnement aménagé sur la pièce d'interface (20) et lequel plot (22) vient prendre appui sur le système de détection (7) du type sensible à la pression. 10.- Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de rappel élastique du type ressort hélicoïdal (31), la pièce d'interface (20) comportant un organe complémentaire de manoeuvre (30, 32) destiné à coopérer avec le système de détection (7', 7").