Brevet FR2819886A1 — publié le 20020726

L'invention se rapporte à un dispositif pour la détection d'un impact latéral dans un véhicule, le dispositif comportant un capteur de déformation pour la détection de l'impact latéral dans une partie latérale du véhicule, un élément de capteur de déformation du capteur de déformation étant fixé sur une plaque de base de capteur, cette plaque de base de capteur étant rapportée par des liaisons par rivet sur un élément de renfort de partie latérale, une unité de traitement d'évaluation, qui est reliée à l'élément de capteur de déformation, et une interface numérique étant prévues sur la plaque de base de capteur, et l'interface numérique pouvant être reliée à un appareil de commande pour des moyens de retenue de sécurité. Il est déjà connu de mettre en oeuvre dans une partie latérale d'un véhicule, pour la détection d'un impact latéral, un capteur de déformation qui enregistre la déformation plastique de l'enveloppe extérieure de la partie latérale. Un élément de capteur de déformation du capteur de déformation, est fixé sur une plaque de base de capteur, qui elle-même est rapportée sur un élément de renfort de partie latérale, à d'aide de liaisons par rivet. Sur la plaque de base de capteur se trouvent, par ailleurs, une unité de traitement d'évaluation, qui est reliée au capteur de déformation, et une interface numérique, qui sert à la transmission de données à un appareil de commande destiné à des moyens de retenue de sécurité. Le but de l'invention consiste à fournir un dispositif du type de celui mentionné en introduction, dans lequel il soit possible de vérifier les liaisons par rivet quant à leur intégrité et leur solidité. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait que sur la plaque de base de capteur est prévu un capteur de température dont le premier signal de sortie peut être transmis à l'appareil de commande par l'intermédiaire de l'interface numérique, qu'un second signal de sortie statique peut être transmis de l'élément de capteur de déformation à l'appareil de commande par l'intermédiaire de l'interface numérique, et que, lorsque le premier signal de sortie présente une température située au-dessus de la température ambiante, et lorsque le second signal de sortie se situe en- dessous d'une valeur de seuil prescrite, l'appareil de commande constate un défaut des liaisons par rivet et délivre ensuite une signalisation d'alarme. Le dispositif pour la détection d'un impact latéral dans un véhicule, conforme à l'invention, présente l'avantage de permettre de tester ou vérifier les liaisons par rivet durant leur durée de vie, quant à leur intégrité et leur solidité. A cet effet on utilise avantageusement un signal de sortie statique du capteur de déformation, qui est comparé à une valeur de seuil prescrite, en vue de vérifier que la résistance mécanique des liaisons par rivet se situe encore dans le cadre de paramètres prescrits. La résistance mécanique des liaisons par rivet est absolument nécessaire pour le fonctionnement correct du capteur de déformation destiné à la détection d'un impact latéral, de sorte qu'une résistance déficiente des deux liaisons par rivet conduit selon l'invention, à une signalisation d'alarme. Cela est alors indiqué par un témoin d'alarme de coussin gonflable ("airbag"). Des développements et configurations particulières permettent d'obtenir des améliorations avantageuses du dispositif destiné à la détection d'un impact latéral dans un véhicule. Il s'avère particulièrement avantageux que la plaque de base de capteur soit fabriquée en un métal, notamment en un acier, qui présente un coefficient d'expansion ou de dilatation thermique plus élevé que le métal ou l'acier de l'élément de renfort de partie latérale. Il en résulte, comme dans le cas de l'effet de bilame connu, une déformation de flexion statique de la plaque de base de capteur par rapport à l'élément de renfort de partie latérale. Il s'en suit ensuite un signal statique du capteur de déformation. Ce signal statique est alors, conformément à l'invention, comparé à une valeur de seuil prescrite, et le passage en- dessous de cette valeur de seuil conduit à une signalisation d'alarme, dans la mesure o la température dans les parties latérales se situe audessus de la température ambiante. Par ailleurs, il s'avère avantageux que l'élément de capteur de déformation soit réalisé sous forme de capteur à jauge extensométrique. A l'aide d'un capteur à jauge extensométrique, il est possible de détecter les situations d'impact latéral risquant d'entraîner les blessures les plus graves, après une durée de seulement 3 à 5 ms. A l'aide d'un signal engendré par le capteur à jauge extensométrique, le seuil de déclenchement d'un capteur d'accélération, qui est par exemple prévu sur le montant B d'un véhicule automobile, peut être immédiatement rabaissé, de sorte que les coussins gonflables ("airbags") latéraux protégeant la zone de la tête et du thorax des occupants du véhicule, peuvent être rendus actifs à temps. Les capteurs à jauge extensométriques peuvent avantageusement être rapportés par rivetage sur le corps de déformation dont le début de déformation élastique doit être détecté, de sorte que des composants défectueux peuvent simplement être échangés, tandis que la pièce à surveiller o contrôler, c'est à dire la partie latérale d'un véhicule, peut rester en service. A cet effet, le capteur à jauge extensométrique peut simplement être fixé par rivetage sur un renfort de partie latérale, par exemple un tube de renfort, dans la cavité intérieure de la portière, de sorte qu'une fixation directe compliquée, par soudage ou collage sur la pièce de déformation, est inutile. Il s'avère alors avantageux que le capteur de déformation ou le capteur à jauge extensométrique puisse être mis en oeuvre en combinaison avec au moins un capteur d'accélération pour la détection d'un impact latéral, de sorte que le capteur d'accélération agit ici en tant que capteur de plausibilité. Cela peut, comme on l'a déjà évoqué plus haut, accélérer et rendre plus fiable la détection d'un impact latéral. Il est également possible d'obtenir un intervalle de temps plus court jusqu'à la détection de l'impact latéral, en combinaison avec un capteur de pression. En outre, il s'avère avantageux que le capteur de déformation soit soudé sur la plaque de base de capteur. Cela constitue une méthode d'assemblage fiable et simple. Le capteur de température peut être réalisé, avec l'unité de traitement d'évaluation, sous forme de circuit intégré ("chip"), de sorte qu'il n'est pas nécessaire de prévoir un emplacement supplémentaire pour le capteur de température sur la plaque de capteur. Par ailleurs, le second signal de sortie peut être amplifié à l'aide d'un amplificateur à courant continu. En outre, il s'avère avantageux que la plaque de base de capteur soit d'une configuration détendue en flexion, de sorte que la plaque de base de capteur n'influence que de manière négligeable une déformation de l'élément de renfort de partie latérale. La mesure n'est donc pas entravée par le capteur de déformation. Finalement, il s'avère également avantageux que sur le côté supérieur de la plaque de base de capteur soit rapportée une plaque de circuit imprimé flexible en tant que support de conducteur de connexion pour l'élément de capteur de déformation, l'unité de traitement d'évaluation et le capteur de température. Des exemples de réalisation de l'invention vont être explicités plus en détail dans la description qui va suivre, et sont représentés sur les dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 une vue en plan d'une partie latérale, indiquant les positions de montage prescrites pour le capteur de déformation, Fig. 2 le circuit d'amplification selon une représentation schématique, Fig. 3 le principe de construction d'un capteur à jauge extensométrique, Fig. 4 une vue de côté du capteur à jauge extensométrique avec connecteur emmanché, y compris les broches de connexion, et Fig. 5 un schéma de principe du dispositif conforme à l'invention. la détection rapide d'un impact latéral dans un véhicule est d'une importance capitale pour la sécurité des occupants du véhicule, en raison de la zone de déformation très réduite par rapport au cas d'un impact frontal. Différents concepts de détection ont déjà été présentés. En font partie, la mesure de l'accélération dans la direction transversale, la mesure de l'augmentation de pression dans une partie latérale d'un véhicule et la déformation de l'enveloppe extérieure de la partie latérale. A cet effet, on met notamment en oeuvre un capteur de déformation, ici un capteur à jauge extensométrique. Comme ce capteur est fixé sur une plaque de base de capteur, et que la plaque de base de capteur est rapportée sur un élément de renfort de partie latérale au moyen de liaisons par rivet, il est nécessaire de contr6ler la résistance mécanique de ces liaisons par rivet. Cela s'applique notamment durant toute la durée de vie du véhicule. Conformément à l'invention, on compare de ce fait un signal de sortie statique du capteur de déformation, à une valeur de seuil prescrite, et le passage en-dessous de celle-ci signifie une perte de résistance mécanique, dans la mesure o un capteur de température agencé conformément à l'invention, indique une augmentation de température au- delà de la température ambiante. Un appareil de commande pour des moyens de retenue de sécurité, traite et évalue ces signaux et délivre, le cas échéant, une signalisation d'alarme dans le cas d'un défaut des liaisons par rivet. La figure 1 montre une vue en plan d'une partie latérale d'un véhicule automobile, indiquant une position de montage prescrite pour le capteur de déformation, à l'intérieur de la partie latérale, sur un élément de renfort de partie latérale, ici un tube de renfort. La partie latérale 1 comprend une surface de portière 2 ainsi qu'un évidement 3 pour une surface vitrée. Le repère 4 désigne la zone du montant A, tandis que le repère 5 permet d'identifier la zone du montant B. Le repère 6 marque la zone du seuil de portière, au niveau du côté inférieur de la partie latérale 1, ici donc une portière de véhicule. Un capteur 47 sous la forme d'un capteur à jauge extensométrique est placé au niveau de la position de capteur 7, sensiblement en regard du centre de la surface de portière 2, sur l'élément de renfort, à l'intérieur de la portière. D'après la configuration de la figure 1, l'élément de capteur 8 assurant la détection de la déformation de l'élément de renfort, est réalisé sous la forme d'une seule jauge extensométrique à fil résistant. L'élément de capteur 8 est dimensionné de manière à être sensible à l'allongement et à la compression dans le domaine micrométrique, et présente un facteur K d'environ 2. Cela signifie que pour une variation de longueur de 1% de la jauge extensométrique, la résistance de l'élément de capteur varie de 2%. A l'aide de la jauge extensométrique, il est possible de réaliser des capteurs de déformation, c'est à dire des capteurs de mesure de force très précis. En outre, les capteurs à jauge extensométrique autorisent une variation de longueur unique d'environ 10%. Les éléments de capteurs 8 utilisés selon la figure 1, occupent une place d'environ 0,1 cm2, de sorte qu'une variation de longueur de dix pour-cent sur l'élément de capteur à jauge extensométrique 8, nécessite une déformation de l'élément de renfort de portière, qui se situe largement dans le domaine plastique. Cela signifie qu'avant détérioration de l'élément de capteur à jauge extensométrique 8 par dépassement de la variation de longueur de dix pour-cent, il s'est produit depuis fort longtemps, un déclenchement des coussins gonflables latéraux. La figure 2 montre un circuit de traitement d'évaluation, à savoir un agencement d'amplification pour l'élément de capteur à jauge extensométrique 8. Le capteur de déformation 47 comprend l'élément de capteur à jauge extensométrique 8 et un agencement d'amplificateur 10, qui traite les signaux de sortie de l'élément à jauge extensométrique 8. La déformation de l'élément de renfort de portière peut produire un allongement ou une compression (refoulement) du fil résistant de jauge extensométrique 8. De ce fait, le logiciel de l'algorithme de déclenchement de l'appareil de commande des coussins gonflables teste la valeur de cette variation quant au dépassement d'un ou de plusieurs seuils. A l'inverse de la détection pondérée absolue nécessaire à la classification d'occupants, une évaluation de la variation dynamique de signal est suffisante pour la détection d'impact ici considérée. La fréquence de coupure inférieure exacte pour le signal d'entrée de l'algorithme de déclenchement est réglée à l'aide d'un filtre passe-haut logiciel pouvant être prescrit de manière exacte. La configuration selon la figure 2 montre toutefois un amplificateur à courant continu 9 à l'aide duquel il est également possible de traiter les variations statiques dues à la température, du signal de jauge extensométrique. L'amplificateur à courant continu 9 constitue l'élément essentiel de l'agencement d'amplification 10. Sur la figure 5 est représenté sous forme de schéma de principe, le dispositif conforme à l'invention pour la détection d'un impact latéral dans un véhicule. L'élément de capteur de déformation 8 est raccordé à une première entrée d'un circuit de traitement d'évaluation 43. A une seconde entrée du circuit de traitement d'évaluation 43, est raccordé un capteur de température 44. Le circuit de traitement d'évaluation 43 est relié, par l'intermédiaire d'une sortie de données, à une interface numérique 42. L'interface numérique 42 est reliée, par l'intermédiaire d'une ligne de transmission de données 41, à un appareil de commande 40 pour des moyens de retenue de sécurité 45. A une première sortie de données de l'appareil de commande 40, sont raccordés des moyens de retenue de sécurité 45, à savoir des coussins gonflables ou des moyens de mise en tension des ceintures de sécurité. A une seconde sortie de données de l'appareil de commande 40, est raccordée un dispositif de signalisation d'alarme 46, ici, un témoin lumineux d'alarme, pour les moyens de retenue de sécurité 45. Le capteur de temperature 44, le circuit de traitement d'évaluation 43 et l'interface numérique 42 forment ensemble, l'unité de traitement d'évaluation 16, qui est réalisée sous forme de circuit intégré ou puce du type spécifique à l'application ("ASIC"). Les signaux de sortie de l'élément de capteur de déformation 8, sont amplifiés et numérisés par le circuit de traitement d'évaluation 43, et, le cas échéant, comparés à une première valeur de seuil. Les signaux du capteur de température 44 sont également numérisés par le circuit de traitement d'évaluation 43 et sont ensuite transmis, par l'intermédiaire de l'interface numérique 42 et de la ligne de transmission de données 41, à l'appareil de commande 40, qui compare les signaux de sortie du capteur de déformation 47 et du capteur de température 44, à des valeurs de seuil prescrites. Le signal de sortie statique du capteur de déformation 8 présente ici notamment un grand intérêt. Si ce signal de sortie statique passe en-dessous d'une valeur prescrite, et si la température se situe au-dessus de la température ambiante, alors il est évident que la tôle de base du capteur s'est pliée par rapport à l'élément de renfort de partie latérale comme ne l'aurait pas permis la résistance mécanique initiale des rivets. Il en résulte la présence d'un défaut et celui-ci est signalé au moyen du dispositif de signalisation d'alarme 46. Pour la détermination de la température ambiante, l'appareil de commande 40 utilise soit une valeur stockée en mémoire, soit un autre capteur, par exemple à l'intérieur de l'habitacle des passagers. Si la jauge extensométrique 8 délivre un signal, qui permet de conclure à une prochaine déformation plastique de la partie latérale, alors l'appareil de commande 40 constate cela avec d'autres valeurs de seuil de l'algorithme de traitement d'évaluation, et, le cas échéant, rend actifs les moyens de retenue de sécurité 45. A cet effet, il est en outre également possible d'utiliser en plus un capteur d'accélération en vue de détecter de manière fiable un impact latéral. Il se peut également que le capteur de déformation 47 assure un abaissement du seuil de déclenchement pour le capteur d'accélération, lorsqu'un impact latéral semble vraisemblable. Le capteur d'accélération agit alors en tant que capteur de plausibilité pour la confirmation d'un impact latéral. La ligne de transmission de données 41 peut ici être réalisée sous forme de bus, mais peut également se présenter sous la forme d'une ligne à deux conducteurs. La figure 3 montre le principe de construction d'un capteur à jauge extensométrique. Sur l'élément de renfort de portière 11, d'une telle portière de véhicule automobile, est placé un capteur 47. L'élément de renfort de portière 11 peut être réalisé en des tôles de différentes épaisseurs, ces épaisseurs de tôle de I! portière pouvant varier aujourd'hui, pour des voitures de tourisme, entre 0,5 mm et 1 mm, en fonction des constructeurs. L'élément de capteur 8 selon la figure 3 est logé sur une plaque de base de capteur, ici sous la forme d'une base en acier 12. Cette plaque de base 12 en tôle d'acier présente ici une épaisseur de 0,5 mm et est fermée à l'aide d'un couvercle 32 en matière plastique. La plaque de base de capteur 12 est fixée de manière amovible, au moyen d'un assemblage pouvant être sectionné, sous la forme de rivets, sur l'élément de renfort de portière 11, dans l'espace intérieur ou la cavité intérieure d'une partie latérale de véhicule automobile. Ce mode de fixation présente l'avantage de permettre de retirer un capteur 47 défectueux de sa position de montage 7 dans l'espace intérieur de la partie latérale, l'élément de construction 1, par exemple une portière de véhicule automobile, pouvant continuer à rester en service, la défectuosité du capteur 47 ne nécessitant ainsi pas le remplacement d'une portière latérale 1 complète. Sur la plaque de base de capteur 12 est fixée une plaque de circuit imprimé 20 sur le côté supérieur 19 de laquelle sont logés un certain nombre de composants électroniques sous la forme de condensateurs céramiques intégrés, d'éléments de connexion 13, ainsi que d'une unité de traitement d'évaluation 16 ("ASIC") ici représentés selon un montage communément appelé "technique de montage flip-chip" (composants à plots). La représentation selon la figure 4 laisse entrevoir de manière plus précise la vue de côté d'un élément de capteur à jauge extensométrique, avec un élément de connecteur 17 engagé sur la plaque de base de capteur 12 ainsi que les broches de connexion 13 fichées dans l'élément de connecteur. Le capteur 47 selon la figure 4 est reçu, de manière analogue à la 12 2819886 représentation du capteur 47 selon la figure 3, sur le côté d'un élément de renfort de portière 11, par l'intermédiaire de rivets de fixation 15 pouvant être sectionnés. La plaque de base de capteur 12 ne présente de préférence qu'une épaisseur de 0,5 mm et reçoit sur son côté supérieur, une plaque de circuit imprimé 20 qui est fixée sur le côté supérieur de la laque de base de capteur 12 au moyen d'une colle 28 présentant une bonne tenue à la temperature. La plaque de circuit imprimé 20 flexible, est formée par une feuille d'un matériau désigné par la dénomination "Kapton", et sert de support de composants et de conducteurs de connexion pour l'élément de capteur à jauge extensométrique 8, qui peut se présenter sous la forme d'une couche de nickel - chrome - "Constantan" (nom déposé désignant un alliage de cuivre et de nickel), et qui est soudée sur la plaque de base de capteur 12, sur une couche isolante. La plaque de circuit imprimé flexible 20 sert par ailleurs de support à l'unité de traitement d'évaluation 16 et à un certain nombre de condensateurs céramiques 27 intégrés. La hauteur d'encombrement de l'agencement de capteur 47, à partir de l'élément de renfort de portière 11 jusqu'au côté supérieur du couvercle 32 recouvrant l'agencement de circuit, ne présente que quelques millimètres et est désignée par le repère 30. Dans le mode de réalisation selon la figure 4, cette hauteur vaut environ uniquement 6 mm. Dans la zone de l'élément de connecteur 17, qui est reçu par deux talons d'encliquetage 21 sur le côté supérieur de la plaque de base de capteur, la hauteur totale désignée par le repère 31 est d'environ 18 mm. Les broches de connexion 13, qui sont représentées en pointillés quant à leur agencement dans le connecteur 17, sont liées à la plaque de circuit imprimé 20 recevant les composants électroniques, par une soudure à la vague 26. 1 3 2819886 Après dépôt par pulvérisation du capteur à jauge extensométrique sur la feuille 20 en un matériau désigné par la dénomination "Kapton", et le collage de celle-ci sur la plaque de base de capteur 12 au moyen de la liaison collée 28 résistant à la température, les composants électroniques mis en place et les deux broches de connexion 13 sont contactés par une seule opération de soudure à la vague 26. Le boîtier de connecteur 17 est avantageusement encliqueté sur la plaque de base de capteur 12, au moyen de talons d'encliquetage 21 prévus par moulage par injection sur le connecteur. Entre l'élément de renfort de portière 11 et le côté inférieur de la plaque de base de capteur 12, il existe, en raison de la cavité d'emboutissage dans la plaque de base de capteur 12, suffisamment de place pour les talons d'encliquetage 21. Le couvercle 32 en matière plastique du capteur à jauge extensométrique 47, n'est, par exemple, encliqueté qu'au niveau du boîtier de connecteur 17. Pour garantir une étanchéité à l'eau, à l'encontre de projections d'eau ou de l'eau de pluie pénétrant par un joint d'étanchéité de portière, le couvercle est collé sur tout son pourtour, par un collage 28, sur la plaque de base de capteur 12 en acier fixée par les rivets 15 sur l'élément de renfort de portière 11. REVENDICATIONS. 1. Dispositif pour la détection d'un impact latéral dans un véhicule, le dispositif comportant un capteur de déformation (47) pour la détection de l'impact latéral dans une partie latérale (1) du véhicule, un élément de capteur de déformation (8) du capteur de déformation (47) étant fixé sur une plaque de base de capteur (12), cette plaque de base de capteur (12) étant rapportée par des liaisons par rivet (15) sur un élément de renfort de partie latérale (11), une unité de traitement d'évaluation (16), qui est reliée à l'élément de capteur de déformation (8), et une interface numérique (42) étant prévues sur la plaque de base de capteur (12), et l'interface numérique (42) pouvant être reliée à un appareil de commande (40) pour des moyens de retenue de sécurité (45), caractérisé en ce que sur la plaque de base de capteur (12) est prévu un capteur de température (44) dont le premier signal de sortie peut être transmis à l'appareil de commande (40) par l'intermédiaire de l'interface numérique (42), en ce qu'un second signal de sortie statique peut être transmis de l'élément de capteur de déformation (8) à l'appareil de commande (40) par l'intermédiaire de l'interface numérique (42), et en ce que, lorsque le premier signal de sortie présente une température située au-dessus de la température ambiante, et lorsque le second signal de sortie se situe endessous d'une valeur de seuil prescrite, l'appareil de commande (40) constate un défaut des liaisons par rivet (15) et délivre ensuite une signalisation d'alarme. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque de base de capteur (12) est fabriquée en un métal qui présente un coefficient d'expansion ou de dilatation thermique plus élevé que le métal de l'élément de renfort de partie latérale. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de capteur de déformation (8) est réalisé sous forme de capteur à jauge extensométrique. 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le capteur de déformation (47) peut être mis en oeuvre en combinaison avec au moins un capteur d'accélération pour la détection d'un impact latéral. 5. Dispositif selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le capteur de déformation (8) est soudé sur la plaque de base de capteur (12). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le capteur de température se présente, avec l'unité de traitement d'évaluation (16), sous forme de circuit intégré ("chip"). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le second signal de sortie est amplifié à l'aide d'un amplificateur à courant continu (10). 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque de base de capteur (12) est d'une configuration détendue en flexion. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que sur le côté supérieur de la plaque de base de capteur (12) est rapportée une 16 2819886 plaque de circuit imprimé flexible (20) en tant que support de conducteur de connexion pour l'élément de capteur de déformation (8), l'unité de traitement d'évaluation (16) et le capteur de température (44).5