FR2671189A1 - Detecteur de collision perfectionne. - Google Patents
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Abstract
Des détecteurs (6) de collision comprennent une bille placée dans un tube (17). Lorsque la bille (18) détecte une accélération (décélération) ayant une amplitude et une durée suffisantes, elle se déplace jusqu'à un endroit où elle forme un pont entre les contacts (27, 28), en complétant le circuit électrique et en déclenchant le déploiement d'un système de maintien de sécurité. Un commutateur activé par un flux magnétique est associé à ce type de détecteur amorti par un gaz afin d'établir un contact fixe et fiable pendant sa durée et garantir un fonctionnement correct du détecteur. L'amplitude de la force de sollicitation des détecteurs de ce type montés dans la zone d'écrasement a été augmentée pour éviter les problèmes de déclenchement tardif en cas de collision marginale.
Description
La présente invention concerne un détecteur à installer dans des véhicules
à moteur pour détecter une collision, ledit détecteur délivrant un signal pour déployer un système de maintien des passagers comme par
exemple un sac d'air.
Des détecteurs de collision amortie par l'air ont été largement adoptés par beaucoup de constructeurs d'automobiles du monde entier pour détecter une collision en cours et déclencher le gonflage d'un sac d'air ou la tension des ceintures de sécurité Ces détecteurs sont construits à partir d'une bille et d'un tube comme par exemple ceux qui sont décrits dans les brevets 3 974 350;
4.198 864; 4 284 863; 4 329 549 et 4 573 706.
Le détecteur comprenant une bille placée à l'intérieur d'un tube qui est très employé actuellement utilise une sollicitation magnétique On emploie des aimants en céramique et des aimants en Alnico selon l'amplitude tolérable de la variation de la force de sollicitation sous l'effet de la température Des détecteurs employés dans la zone d'écrasement du véhicule et des détecteurs de sécurité ou de renforcement utilisés à la fois dans la zone d'écrasement et en dehors de cette zone emploient des aimants en céramique étant donné qu'ils peuvent admettre une importante variation de la force de sollicitation Des aimants en Alnico sont employés sur des détecteurs à plus forte force de sollicitation sans discrimination des zones d'écrasement aux endroits o une faible variation de la force de sollicitation peut être tolérée Si la force de sollicitation d'un ressort est utilisée en remplacement de la force de sollicitation magnétique comme indiqué dans le brevet Thuen 4 580 810, il est pratiquement possible d'éliminer la variation de la
force de sollicitation avec la température.
Sur le détecteur classique à bille placée dans un tube, deux contacts en porte-à-faux sont reliés par la bille et la bille de même que les contacts peuvent être plaqués d'or pour réduire au minimum la résistance de contact Si au lieu de faire le pont entre les contacts, la masse de détection poussait un contact vers l'autre, le
placage d'or de la bille pourrait être éliminé.
Un détecteur de collision selon l'invention est prévu pour être installé sur un véhicule automobile équipé d'un dispositif de protection des passagers tel qu'un sac
d'air gonflable ou un tendeur de ceinture de sécurité.
Lorsqu'un tel véhicule est soumis à une décélération du type de celle qui accompagne une collision, le sac d'air est gonflé afin de constituer un coussin de protection pour l'occupant ou bien la ceinture de sécurité est tirée en arrière afin de maintenir l'occupant dans une position
de sécurité.
Un détecteur construit selon l'invention comprend un boîtier prévu pour être monté sur le véhicule dans une position lui permettant de détecter les impulsions de décélération et d'y répondre A l'intérieur du boîtier se trouve une pièce contenant un passage tubulaire à l'intérieur de laquelle est montée une masse mobile détectant la décélération La masse est mobile en réponse à une impulsion de décélération qui dépasse une valeur de seuil entre une position initiale le long d'une trajectoire conduisant à un commutateur normalement ouvert qui est connecté par un cablage approprié au mécanisme de commande d'un sac d'air gonflable ou d'un tendeur de
ceinture de sécurité.
Un ressort ou un aimant de sollicitation agit sur la masse de détection de la décélération afin de solliciter cette dernière vers sa position initiale sous l'effet d'une force déterminée d'avance qui doit être dépassée avant que la masse de détection puisse s'éloigner de sa position initiale Lorsque la masse de détection est soumise à une décélération créant une force d'inertie supérieure à la force de sollicitation sélectionnée d'avance, elle s'éloigne de sa position initiale vers sa position de déclenchement du sac d'air ou du tendeur de ceinture de sécurité Le mouvement de la masse de détection est amorti par un fluide de sorte qu'il faut une période de temps finie pour que la masse de détection se déplace de sa position initiale jusqu'à sa position de déclenchement et que, pendant ce temps, la décélération
continue à dépasser la force de sollicitation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on a trouvé que, par le fait d'augmenter la force de sollicitation qui est d'environ 2 à 3 G sur des détecteurs classiques amortis par un gaz jusqu'à environ 6 G, il était possible de résoudre les problèmes de déclenchement tardif qui existent avec les détecteurs classiques, sans nuire à la sensibilité du détecteur pour d'autres collisions De préférence, le niveau de la force de sollicitation pour les détecteurs de collision de la zone d'écrasement est porté au-delà de 5 G et, plus particulièrement, entre 5 et 10 G. Un objectif de la présente invention consiste à proposer une construction des contacts qui élimine leur rebondissement. Un autre objectif de la présente invention consiste à utiliser le champ magnétique présent dans un détecteur à sollicitation magnétique pour faire en sorte qu'un contact soit maintenu contre un second contact quand le détecteur
se déclenche.
Un autre objectif de la présente invention consite à utiliser un premier contact comme force de sollicitation s'opposant à la bille qui est poussée vers un second contact plus rigide en éliminant ainsi à la fois les
rebondissements des contacts et l'aimant.
Un autre objectif de la présente invention vise à étudier un détecteur plus petit, plus simple et moins coûteux. Un autre objectif de la présente invention vise à supprimer l'exigence du placage or sur la masse de détection. Un autre objectif de la présente invention consiste à établir un niveau de force de sollicitation plus important que le niveau actuellement connu dans des détecteurs de zone d'écrasement afin d'éliminer les problèmes de déclenchement tardif de ces détecteurs de
collision en cas de collisions marginales.
D'autres objectifs et avantages ressortiront de la
description qui va suivre des formes de réalisation
préférées. Un appareil de détection des collisions construit selon les formes préférées de l'invention est représenté sur les dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente un croquis schématique d'un système typique de maintien des passagers; la figure 2 est une vue en coupe de l'appareil selon l'invention destiné à être installé sur un véhicule automobile; la figure 3 représente une forme de réalisation semblable à la forme de réalisation de la figure 2 mais avec une autre configuration des contacts; la figure 4 représente la forme de réalisation de la figure 3 lorsque le détecteur est déclenché; la figure 5 représente une forme de réalisation semblable à la forme de réalisation de la figure 1 avec une autre position du commutateur à lame; la figure 6 représente une vue en coupe d'une autre forme de réalisation de l'invention avec sollicitation par ressort; la figure 7 est une vue semblable à celle de la figure 4, lorsque le détecteur est déclenché; et les figures 8 et 9 représentent d'autres formes de
réalisation d'un détecteur avec sollicitation par ressort.
Un appareil construit selon l'invention est représenté sur la figure 2 et conçu pour être utilisé en liaison avec un véhicule automobile ou une camionnette (non représenté) de préférence logé à l'intérieur d'un
boîtier métallique fermé (non représenté).
L'appareil détecteur est désigné dans son ensemble par le repère numérique 6 sur la figure 2, et comprend un boîtier 12 construit en une matière plastique appropriée et comprenant une partie cylindrique 8 fermée à une extrémité par une paroi 9 A l'autre extrémité du boîtier se trouve une chemise cylindrique 10 A l'intérieur de la partie cylindrique 8 se trouve un alésage 12 La surface intérieure de la partie 8 comprend deux sièges concaves semi-sphériques 15, 15 A placés face à face A l'intérieur de l'alésage 12 se trouve un manchon métallique 16 ayant une surface intérieure lisse qui constitue un passage linéaire 17 et sur le diamètre extérieur à mi-chemin le long du manchon se trouve une rainure 13 dans laquelle est logée bague en caoutchouc 14 d'étanchéité et d'isolement des vibrations qui maintient également le manchon en
place.
A l'intérieur du passage 17 est logée une masse de détection sphérique électriquement conductrice 18, ayant une certaine perméabilité magnétique, dont le rayon correspond sensiblement à celui des sièges 15, 15 A et dont le diamètre est légèrement inférieur à celui du passage 17. Dans l'alésage 12 est fixée une cheville cylindrique 19 construite en un matériau électriquement isolant, la cheville étant fixée dans la chambre par tout procédé approprié, par exemple au moyen d'un ciment, par soudage aux ultrasons, par sertissage du rebord de la chemise ou
par une association des procédés ci-dessus.
La cheville 19 comprend un commutateur à lame 19 A
ayant deux contacts 27, 28 normalement ouverts.
Des moyens sont installés pour appliquer une force magnétique de sollicitation sur la masse 18 et comprennent un aimant annulaire 33 traversé par un orifice 34 dans lequel est reçue une férule de montage 35 qui fait partie
du boitier 8 et qui fait saillie au-delà de la paroi 9.
Pour conditionner l'appareil en vue du fonctionnement, le mécanisme détecteur est installé dans le boîtier et le boîtier est fixé au véhicule avec l'axe longitudinal du passage 17 parallèle à l'axe longitudinal du véhicule ou orienté d'un angle prédéterminé par rapport à cet axe Comme représenté sur la figure 1, les conducteurs 4 et 5 accouplés aux contacts 27 et 28 respectivement peuvent également être connectés dans un circuit avec la batterie du véhicule 30, l'actionneur 31
et le dispositif de maintien ou sac d'air 32.
L'aimant va exercer une force magnétique d'attraction sur la masse de détection 18 de manière à maintenir normalement cette masse dans une position initiale d'inaction sur le siège 15 à l'extrémité fermée
du passage 17.
Si le véhicule sur lequel le détecteur est monté se déplace dans la direction de la flèche A (figure 2), la masse de détection 18 va rester dans sa position jusqu'au moment o le véhicule va subir une impulsion de décélération supérieure à la force de sollicitation qu'exerce l'aimant 33 sur la masse 18 Si une telle impulsion de décélération a une amplitude et une durée suffisante, la masse de détection 18 va s'écarter de la position représentée sur la figure 2 vers sa position de déclenchement, dans laquelle la masse force les contacts 27 et 28 à se fermer et à compléter un circuit électrique allant de la batterie 10 à l'actionneur 31 afin d'activer
le sac à air 32.
Les contacts 27 et 28 sont fabriqués en des matériaux ayant une certaine perméabilité magnétique de sorte qu'en présence d'un champ magnétique les contacts 27 et 28 se coudent l'un vers l'autre en fermant le circuit
comme dans le cas des commutateurs à lame classiques.
Lorsque la bille 18 se déplace jusqu'à une position adjacente aux contacts 27 et 28, les lignes de flux magnétique passent entre la bille 18 et le commutateur à lame 19 A de l'élément de circuit magnétique 40 Cette concentration des lignes de flux créées par la bille force les contacts 27 et 28 à se couder l'un vers l'autre en
établissant le contact.
Lorsque la bille revient vers le cylindre à la fin de la collision, la concentration des lignes de flux est
supprimée et les contacts 27 et 28 s'écartent.
Cet agencement élimine les rebondissements des contacts étant donné qu'une fois les deux contacts réunis, la force magnétique qui les maintient dépasse la force magnétique nécessaire pour provoquer la mise en contact initiale. La figure 3 représente une autre configuration dans laquelle le commutateur à lame 19 A a été remplacé par un commutateur à lame 19 B comportant trois contacts 40, 41, 42 disposés selon une configuration standard unipolaire à deux directions Lorsque le détecteur est inactif, la bille 18 est sollicitée vers la droite par l'aimant 33 et le contact 40 touche le contact 41 Lorsque la bille 18 se déplace vers la gauche sous les effets de l'accélération, le contact 40 se dégage du contact 41 et touche le contact
42 comme représenté sur la figure 3.
Bien que le commutateur à lame 19 A représenté sur la figure 2 soit illustré comme monté dans la cheville de détection 19, une autre approche consisterait à utiliser un commutateur à lame standard 19 C logé dans le boîtier 8 comme représenté sur la figure 5 Les contacts 27 ' et 28 ' du commutateur 19 C se comportent de la même manière que
les contacts 27 et 28 de la figure 2.
La figure 6 représente une autre forme de réalisation du détecteur désigné dans son ensemble par le repère numérique 100 En remplacement d'un aimant et d'un commutateur à lame, le contact 107 comprend un prolongement souple 109 qui appuie sur la bille en exerçant la sollicitation nécessaire Pendant une collision, la bille 118 se déplace vers l'avant du véhicule c'est-à-dire vers la droite de la figure 6, mais son mouvement s'oppose à la force de sollicitation exercée par le contact et à une différence de pression de part et d'autre de la bille Cette pression différentielle est progressivement éliminée par la circulation du gaz dans l'espace entre la bille et le cylindre La force exercée par le prolongement 109 contre la bille dépasse en permanence les forces d'inertie créées par les vibrations agissant sur le contact Ainsi, le contact 107 reste toujours contre la bille 118 Si la collision est suffisamment grave, la bille 118 se déplace suffisamment vers la droite pour forcer le contact 107 à venir toucher le contact 108 en complétant la connexion électrique (comme représenté sur la figure 7) et en déclenchant un dispositif de maintien d'une manière analogue au cas de la figure 2 Etant donné que le contact 108 est rigide et que le contact 107 est poussé sensiblement contre la bille aucun des deux contacts ne vibre et, par conséquent, il en
résulte une fermeture stable des contacts.
Sur la figure 8, un détecteur 120 est représenté avec un contact souple 121 et un contact rigide 122 Ce détecteur fonctionne de la même manière que le détecteur des figures 6 et 7 La figure 9 représente encore une autre disposition du contact souple. Dans les formes de réalisation présentées ici, la masse de détection ne fait pas partie du circuit électrique Par conséquent, on peut éliminer la nécessité d'un placage d'or de la masse de détection, ce qui conduit à un détecteur moins coûteux et plus précis Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 6 à 9, la nécessité de l'aimant a également été éliminée ce qui conduit à un détecteur beaucoup plus petit et beaucoup plus simple En outre, étant donné qu'un seul contact est construit au lieu de la réunion des deux contacts dans le détecteur classique à bille placée dans un tube, la dimension de la masse de détection peut être réduite, ce qui diminue encore les dimensions et le prix de revient du détecteur. Naturellement, d'autres types de détecteurs pourraient tirer profit de l'invention afin d'obtenir de
meilleures fermetures de contact.
L'invention est particulièrement utile lorsque des détecteurs sont montés dans la zone d'écrasement du véhicule La zone d'écrasement est la partie du véhicule qui subit une déformation plastique importante au cours de l'accident et dans laquelle les vibrations selon l'axe longitudinal et selon l'axe transversal ont une amplitude importante et peuvent gravement nuire au comportement du
détecteur dans les collisions marginales.
D'après une étude effectuée sur la bibliographie des collisions automobiles, on a trouvé qu'un détecteur classique de zone d'écrasement ayant une force de sollicitation de 2 à 3 G se déclenchait en retard pour un certain nombre d'impulsions comprises entre 12 et 16 MPH (environ 19,3 et 25,7 km/h) On peut obtenir un perfectionnement important sur un détecteur à amortissement visqueux en augmentant la sollicitation jusque dans la gamme comprise entre 5 et 10 G pour réduire l'incidence du déclenchement du détecteur sur des impulsions de longue durée qui sont caractéristiques d'un
détecteur qui ne se trouve pas dans la zone d'écrasement.
Si on laisse un détecteur se déclencher environ 30 millisecondes après le début d'une impulsion d'écrasement, le déploiement du système de maintien de l'occupant qui en
résulte est susceptible de blesser l'occupant.
Un détecteur de collision à amortissement gazeux avec une force de sollicitation de 2,2 G peut facilement se déclencher nettement plus de 30 ms plus tard à condition qu'une impulsion de collision relativement modérée se poursuive pendant cette période Si la force de sollicitation est portée au-delà de 5 G le risque d'un déclenchement tardif est éliminé pour toutes les collisions sauf celles qui continuent à être graves ou pour lesquelles l'impulsion de collision se poursuit du fait d'une collision secondaire Des niveaux de sollicitation dépassant 10 G environ ne permettent pas une détection efficace des collisions même dans les intervalles de temps faibles ( 1 à 30 ms) Toutefois, les paramètres d'un détecteur tels que l'écartement entre la masse de détection et le cylindre ou la course de la masse de détection peuvent être ajustés afin d'obtenir la sensibilité voulue lorsque le niveau de sollicitation est modifié. Ainsi, les multiples objets et avantage indiqués ci-dessus sont réalisés de façon efficace Bien que certaines formes de réalisation préférées aient été présentées et décrites en détail ici, on comprendra que
l'invention n'est en aucun cas limitée aux descriptions
données et que son cadre est défini uniquement par les
revendications annexées.
il
Claims (4)
1.Détecteur de collision ( 6) comprenant: (a) un passage tubulaire ( 17); (b) une masse de détection ( 18) ayant une perméabilité magnétique, disposée pour se déplacer dans ledit passage ( 17) entre une première position et une seconde position; (c) un aimant ( 33) pour solliciter ladite masse de détection vers ladite première position à l'intérieur dudit passage; (d) un premier et un second contacts électriques ( 27, 28) agencés pour venir en contact l'un de l'autre lorsque ladite masse de détection est déplacée jusqu'à ladite seconde position, lesdits premier et second contacts ( 27, 28) étant construits en un matériau ayant une perméabilité magnétique; (e) des moyens pour concentrer le flux magnétique dudit aimant ( 33) et passant par lesdits premier et second contacts ( 27, 28) en réponse à la présence de ladite masse de détection dans ladite seconde position, de façon que lesdits contacts soit mutuellement attirés l'un vers l'autre et aient tendance à rester en contact une fois le contact établi aussi longtemps que ledit flux restera présent.
2 Détecteur de collision selon la revendication 1, dans lequel un écartement étroit est ménagé entre ladite masse de détection ( 18) et ledit passage tubulaire ( 17), et dans lequel ledit passage est sensiblement fermé au moins à une extrémité pour empêcher la circulation du fluide, de façon à obliger le fluide dudit passage à passer par ledit écartement étroit lorsque ladite masse ( 18) se déplace de ladite première position vers ladite
seconde position.
3 Détecteur de collision selon la revendication 1, dans lequel lesdits premier et second contacts ( 27,28)
sont enfermés dans une enveloppe de verre ( 19).
4 Détecteur de collision selon la revendication 1, dans lequel ledit moyen de concentration du flux comprend un élément magnétiquement perméable destiné à canaliser le flux magnétique venant de ladite masse de détection ( 18) située dans ladite seconde position à l'intérieur dudit
passage ( 17) vers lesdits premier et second contacts.
Détecteur de collision selon la revendication 1,
dans lequel ladite masse de détection ( 18) est une bille.
6 Détecteur de collision selon la revendication 1, dans lequel lesdits premier et second contacts ( 27, 28) sont normalement ouverts et très rapprochés l'un de l'autre, et dans lequel ledit moyen de concentration du flux fonctionne pour fermer lesdits premier et second contacts lorsque ladite masse de détection est déplacée
vers ladite seconde position.
7 Détecteur de collision ( 6) conçu pour des emplacements situés dans la zone d'écrasement d'un véhicule à moteur pour détecter des collisions d'un véhicule à moteur comprenant: (a) un passage tubulaire ( 17); (b) une masse de détection ( 18) disposée pour se déplacer à l'intérieur dudit passage ( 17) entre une première position et une seconde position; (c) un moyen pour amortir le mouvement de ladite masse de détection ( 18) à l'intérieur dudit passage ( 17); (d) un moyen pour solliciter ladite masse ( 18) de détection vers ladite première position à l'intérieur dudit passage avec une force moyenne dépassant 5 G; et (e) un moyen pour fermer un circuit électrique lorsque ladite masse de détection ( 18) se déplace vers
ladite seconde position à l'intérieur dudit passage ( 17).
8 Détecteur de collision selon la revendication 7, dans lequel ledit moyen de sollicitation exerce une force de sollicitation moyenne ayant une amplitude située entre et 10 G à l'intérieur de la plage de mobilité de ladite
masse de détection ( 18) à l'intérieur dudit passage ( 17).
9 Détecteur pour détecter une collision de véhicule à moteur comprenant: (a) un passage tubulaire; (b) une masse de détection ( 118) disposée pour se déplacer à l'intérieur dudit passage en réponse à une collision du véhicule, en ménageant un écartement étroit entre ladite masse de détection et ledit passage de façon que le mouvement de ladite masse de détection par rapport audit passage soit amorti par la circulation du gaz; (c) un premier contact électrique souple ( 109); (d) un second contact électrique plus rigide à proximité dudit premier contact ( 108); (e) un moyen sensible au mouvement de ladite masse de détection ( 118) par rapport audit passage pour déplacer ledit premier contact ( 109) vers ledit second contact ( 108) en forçant lesdits premier et second contacts ( 109, 108) à fermer un circuit électrique pendant une collision; f) un moyen pour solliciter ladite masse de détection de façon à maintenir lesdits premier et second contacts ( 109, 108) en relation d'ouverture en l'absence
de collision du véhicule.
Détecteur de collision selon la revendication 7, dans lequel ledit premier contact ( 109) est normalement en contact avec ladite masse de détection ( 118) et dans lequel ledit moyen de sollicitation comprend ledit premier
contact ( 109).
11 Détecteur de collision selon la revendication 7,
dans lequel ladite masse de détection ( 118) est une bille.
12 Détecteur de collision selon la revendication 7, dans lequel le mouvement de ladite masse de détection ( 118) par rapport audit passage est amorti par la circulation d'un gaz dans l'écartement étroit entre la
masse de détection et ledit passage.
13 Détecteur de collision selon la revendication 9, dans lequel ledit moyen de sollicitation de la masse de détection ( 118) applique une force moyenne située dans la plage entre 5 et 10 G lorsque ladite masse de détection ( 118) est dans une position quelconque à l'intérieur dudit passage.
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