FR2634585A1 - Source d'energie commutable sous l'action d'une force d'inertie - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne les sources d'énergie électrique commutables sous l'action d'une force d'inertie ou analogue. La source d'énergie électrique commutable selon l'invention est apte à être embarquée sur un mobile soumis, sur au moins une portion de sa trajectoire, successivement à une accélération et à une décélération, et est essentiellement caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins une masse 17, des moyens 16 pour monter la masse libre en translation suivant une direction 44 formant avec la trajectoire un angle inférieur à quatre-vingt-dix degrés, des moyens 18 pour transformer en énergie électrique l'énergie de pression fournie par la masse lorsque le mobile est soumis à l'accélération, des moyens 18 pour emmagasiner cette énergie électrique, des moyens 18, 40, 21, 22 pour réaliser un circuit électrique comportant les moyens 18 pour emmagasiner l'énergie électrique et un commutateur 21, 22 au moins monostable à deux états " ouvert " et " fermé ", et des moyens pour faire commuter le commutateur monostable, de l'état " ouvert " à l'état " fermé ", sous l'action de la force d'inertie exercée par la masse lorsque le mobile est soumis à la décélération. Application, notamment, au déclenchement d'appareillage simultanément au choc d'un mobile contre un corps.

Description

SOURCE D'ENERGIE COMMUTABLE SOUS L'ACTION
D'UNE FORCE D'INERTIE
La présente invention concerne les sources d'énergie commutables sous l'action d'une force d'inertie ou analogue qui peut être la conséquence de différents phénomènes.

I1 existe des sources d'énergie commutables sous l'action d'une force donnée1 par exemple, un choc. Ce type de source d'énergie se trouve par exemple embarqué sur des mobiles et peut être commuté lorsque ceux-ci sont soumis à un choc. Suite à cette commutation, la source peut alimenter des appareillages, systèmes, etc... qui élaborent alors des ordres de toute nature.

Ces sources comprennent généralement un générateur apte à emmagasiner une certaine quantité d'énergie et à la restituer, et un détecteur apte à être déclenché sous l'action d'une force donnée, ce détecteur jouant en outre le rôle d'un interrupteur branché aux bornes du générateur et permettant à celui-ci de décharger son énergie emmagasinée, pour le déclenchement de la fonction souhaitée.

De telles sources commutables donnent des résultats satisfaisants, mais présentent néanmoins des inconvénients constitués par leur poids et leur encombrement. Pour tenter de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus, il a alors été réalisé des sources comportant des moyens permettant de transformer l'énergie fournie par le choc en une énergie électrique, et une capacité apte à être chargée par cette énergie et montée en série avec un interrupteur commandable au moyen d'une énergie dérivée de celle fournie par le choc.

Cette solution permet de remédier aux inconvénients mentionnés ci-avant, mais en présente encore au moins un. En effet, dans cette dernière solution, il existe une perte G; temps qui correspond au temps que met la capacité pour se charger avant de pouvoir commander l'interrupteur. Il est vrai que, dans l'absolu, cette constante de temps est très petite. Malgré tout, pour certaines applications, il peut être intéressant de pouvoir lui donner la valeur la plus faible possible, et même une valeur nulle pour le cas, par exemple, de la commande d'une opération suite au choc d'un mobile en mouvement contre un corps donné.

La présente invention a pour but de réaliser une source d'énergie du type électrique commutable sous l'action d'une force donnée, qui puisse être embarquée à bord d'un mobile apte à être animé d'un mouvement de déplacement présentant, sur au moins une portion de la trajectoire, successivement une accélération et une décélération, qui soit d'une structure simple, peu volumineuse et qui présente un temps de réponse plus court que les sources du même type, pour les mêmes applications que celle connues de l'art antérieur.

Plus précisément, la présente invention a pour objet une source d'énergie du type électrique apte à être embarquée sur un mobile soumis, sur au moins une portion de sa trajectoire, successivement à une accélération et à une décélération, et commutable lorsque ledit mobile est soumis à la décélération, caractérisée par le fait qu'elle comporte
- au moins une masse,
- des moyens pour monter ladite masse libre en translation, suivant une direction formant avec ladite trajectoire un angle inférieur à quatre-vingtdix degrés,
- des moyens pour transformer en énergie électrique l'énergie de pression fournie par ladite masse lorsque ledit mobile est soumis à ladite accélération,
- des moyens pour emmagasiner ladite énergie électrique,
- des moyens pour réaliser un circuit électrique comportant lesdits moyens pour emmagasiner ladite énergie électrique et un commutateur au moins monostable à deux états "ouvert" et "fermé", et
- des moyens pour faire commuter ledit commutateur monostable, de l'état "ouvert" à l'état "fermé", sous l'action de la force d'inertie exercée par ladite masse lorsque ledit mobile est soumis à ladite décélération.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparat tront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif, mais nullement limitatif, dans lesquels
la Figure 1 représente un schéma de principe d'une source selon l'invention, sous forme d'un bloc diagramme,
la Figure 2 représente, vu en coupe, un mode de réalisation d'une source selon l'invention en accord avec le bloc diagramme de la Figure 1,
la Figure 3 représente un élément de la réalisation selon la Figure 2, et
les Figures 4 et 5 représentent respectivement deux vues permettant d'expliciter le fonctionnement de la réalisation selon les Figures 2 et 3.

La Figure 1 représente, sous forme schématique, le bloc diagramme d'une source électrique 1 selon l'invention, apte à être embarquée sur un mobile 2 soumis, sur au moins une partie de sa trajectoire, successivement à une accélération et à une décélération, et commutable lorsque le mobile est soumis à la décélération.

La source 1 comprend une masse 3 et des moyens 4 pour monter cette masse libre en translation suivant une direction 5 formant avec celle de la trajectoire 6 du mobile 2 un angle inférieur à quatre-vingt-dix degrés.

Elle comprend en outre des moyens 7 pour transformer l'énergie de pression fournie par la masse 3 lorsque le mobile est soumis à l'accélération, en une énergie électrique disponible entre deux bornes 8, 9, et des moyens 10 pour emmagasiner cette énergie électrique.

A ces moyens 7 et 10 sont associés des moyens 11 pour réaliser un circuit électrique 14 comportant en plus un commutateur 12 au moins monostable à deux états "ouvert" et "fermé", et des moyens 13 pour faire commuter ledit commutateur monostable, de l'état "ouvert" à l'état "fermé", sous l'action de la force d'inertie libérée par la masse 3 lorsque le mobile 2 est soumis à la décélération.

Le bloc diagramme décrit ci-dessus fait bien ressortir les différents moyens constituant la source selon l'invention définis par leurs fonctions.

Les Figures 2 et 3 représentent un mode de réalisation avantageux d'une telle source.

Dans la source selon ce mode de réalisation, la masse 3 est constituée par une sphère 17 en un matériau relativement dense, et les moyens 4 pour monter la sphère libre en translation suivant une direction formant avec celle de la trajectoire du mobile un angle inférieur à quatre-vingt-dix degrés sont constitués par un corps 15 dans lequel est réalisée une percée 16, dans laquelle est placée la sphère 17. Le corps 15, est quant à lui avantageusement réalisé en un matériau isolant, par exemple une matière plastique.

Dans ce cas, les moyens 7 pour transformer en énergie électrique l'éner- gie de pression fournie par la sphère lorsque le mobile est soumis à l'accélération comportent une pastille 18 de matériau piézo-électrique située dans un logement 20 aménagé à une première extrémité 19 de la percée 16, et avantageusement solidarisée avec ce logement.

Dans ce mode de réalisation des moyens 7 de transformation de l'énergie de pression en énergie électrique, les moyens 10 pour emmagasiner cette énergie électrique produite par la pastille 18 quand elle est soumise à une pression, illustrés schématiquement par un condensateur sur la Figure 1, sont constitués par la pastille elle-même tant qu'elle n'est pas connectée à un circuit électrique fermé.

Le commutateur 12 au moins monostable à deux états est alors constitué par deux pôles 21, 22 en matériau conducteur et isolés l'un de l'autre par un isolant 23 qui peut être une partie de la paroi du corps 15, dans laquelle sont alors respectivement encastrées les extrémités 24, 25 des deux pôles.

Par ailleurs, au moins l'un des deux pôles, en l'occurrence le pôle 21 dans le mode de réalisation illustré, est élastiquement déformable pour être apte à venir au contact du second 22, ce premier pôle 21 étant monté sur le chemin de déplacement de la sphère 17 de façon à pouvoir être déformé et venir au contact du second 22 lorsque la sphère est soumise à un déplacement vers la deuxième extrémité 26 de la percée 16 opposée à l'extrémité 19 sur laquelle est disposée la pastille piézo-électrique 18.

La Figure 3 représente un mode de réalisation du premier pôle 21 qui est apte à être positionné dans une percée de forme cylindrique de révolution. Ce pôle 21 est constitué par un disque 27 en matériau conducteur relativement élastique et de faible épaisseur, dans lequel sont réalisés des découpes 28, 29... concourantes au centre 30 du disque, mais s'arrêtant à une certaine distance 31 du bord 32 du disque pour obtenir une continuité solide de celui-ci en maintenant les portions 33, 34... séparées par les découpes 28, 29... Ces portions de disque 33, 34... peuvent donc se déformer quand la sphère 17 vient appuyer sur leurs extrémités centrales 35, 36... et venir ainsi au contact de la paroi 37 du pôle 22 fixe tournée vers l'intérieur de la percée 16.

Dans ce mode de réalisation, la source comporte une pièce de liaison 40 qui est montée librement coulissante dans la percée 16 entre la pastille 18 et la sphère 17. Cette pièce de liaison 40 comporte une première face 41 qui peut venir au contact de la face 42 de la pastille 18 tournée vers l'intérieur de la percée 16, et une seconde face 43 contre laquelle peut venir au contact la sphère 17. Avantageusement, cette seconde face fait un angle différent d'un angle droit avec la direction du déplacement en translation de la sphère 17, cette direction étant en fait l'axe 44 de la percée 16 quand celle-ci est une percée cylindrique, ce qui est généralement le cas. Cependant, comme cela sera explicité ci-après, cette seconde face 43 est avantageusement de forme conique concave, c'est-à-dire en creux.

La source comporte en outre, dans le cas de ce mode de réalisation, des moyens élastiques pour tendre à maintenir la sphère sur la face conique concave 43 de cette pièce de liaison, contre la pastille piézo-électrique.

Dans un mode de réalisation avantageux, ces moyens élastiques sont constitués par le premier pôle 21 lui-même, lorsqu'il est, comme décrit ci-avant, constitué par un disque élastique qui, dans sa position de repos correspondant à l'état "ouvert" de l'interrupteur 21, 22, vient appuyer sur la sphère 17 pour la maintenir contre la face conique concave 43 de la pièce de liaison.

Par ailleurs, la pièce de liaison 40 est insérée entre la pastille piézo-électrique 18 et le bord 31 du disque élastique 27, l'ensemble de ces trois éléments étant serti dans l'isolant 23 également utilisé pour isoler l'un de l'autre les deux pôles 21, 22 comme décrit ci-avant. De plus, pour lui permettre d'établir une liaison électrique entre la pastille 18 et l'interrupteur 21, 22, la pièce de liaison est réalisée en un matériau électriquement conducteur et le sertissage des trois éléments mentionnés ci-dessus permet aux efforts de pression appliqués sur la face 43 de la pièce de liaison d'être transmis à la pastille 18.

Avec une telle caractéristique, il est donc établi une portion de circuit électrique en série constitué par, successivement, la pastille 18, la pièce de liaison 40, le premier pôle 21 et le deuxième pôle 22, ces deux derniers éléments constituant l'interrupteur décrit ci-avant. De cette façon la face 50 de la pastille 18 opposée à celle, 42, qui est au contact de la pièce de liaison 40 et le deuxième pôle 22 constituent les deux bornes 51, 52 de la source selon l'invention qui peut alimenter, selon l'application souhaitée, des appareillages de toute nature schématisés en 100 sur la Figure 1, par exemple un émetteur, le système d'allumage d'une opération donnée, etc...

La source décrite ci-dessus fonctionne de la façon suivante : il est tout d'abord précisé que la source 1 est montée à bord du mobile 2, en étant solidarisée avec celui-ci dans une position telle que l'axe 44 de la percée soit orienté suivant la trajectoire la plus probable du mobile, et de façon que les moyens de commutation 12 soient placés, par rapport au sens de déplacement du mobile, en avant des moyens de transformation 7 de l'énergie de pression en énergie électrique. Dans le cas du mode de réalisation selon les Figures 2 à 5, l'interrupteur 21, 22 se trouve donc situé en avant de la pastille piézo-électrique 18.

Ceci étant précisé, lorsque le mobile 2 est soumis à une accélération, la sphère 17 est plaquée contre la face conique concave 43 de la pièce de liaison 40 qui vient alors comprimer la pastille piézo-électrique 18. Dans cet état, l'interrupteur 21, 22 étant ouvert, la pastille piézo-électrique 18 se trouve dans un circuit ouvert et peut donc se charger en énergie électrique par le phénomène piézo-électrique bien connu en lui-même, et reste chargée tant que ce circuit reste ouvert.

Par contre, dès que le mobile 2 est soumis à une décélération, la sphère 17, du fait qu'elle soit montée libre en translation dans la percée 16, par l'inertie qu'elle a acquise, glisse sur la face 43 dans la direction du déplacement du mobile et déforme les portions de paroi élastique 33, 34... du premier pôle 21 de l'interrupteur, pour les amener au contact du deuxième pôle 22, et ainsi fermer le circuit entre les deux bornes 51, 52 comprenant la pastille piézo-électrique 18, la pièce de liaison 40 en matériau conducteur1 le premier pôle 21 et le deuxième pôle 22 contre lequel est venue se plaquer au moins une portion du premier.La quantité d'énergie électrique emmagasinée dans la pastille piézo-électrique 18 peut alors se décharger et alimenter tout appareillage comme celui représenté schématiquement en 100 sur la Figure 1.

Les Figures 4 et 5 permettent d'expliciter le fonctionnement de la source, respectivement quand la trajectoire du mobile est parallèle à l'axe 44 de la percée 16 et quand elle fait avec lui un angle non nul pouvant aller jusqu'à cent trente degrés.

En effet, dans le cas de la Figure 4, lorsque la sphère 17 est décollée de la face conique concave 43 de la pièce de liaison 40, elle vient s'appliquer librement au centre 30 de l'ensemble des portions de paroi élastiquement déformables 33, 34... constituant le premier pôle 21, qui viennent donc toutes au contact du deuxième pôle 22.

Par contre, lorsque le mobile a une trajectoire non parallèle à cet axe 44, lors de la décélération, la sphère 17 glisse sur la paroi 43 de la pièce de liaison 40 suivant une direction parallèle à celle de la trajectoire du mobile-et la surface conique 43 vient appliquer une force de contre-réaction sur la sphère 17 qui est donc soumise à une force de translation parallèle à l'axe 44. La sphère 17 est dans ce cas appliquée contre au moins l'une des portions de paroi élastiquement déformables 33, 34... qui vient, elle, au contact du deuxième pôle pour fermer le circuit.

La description précédente montre l'avantage d'une telle réalisation de source commutable. En effet, l'énergie électrique nécessaire au déclenchement de différents appareillages est produite par le mouvement du mobile lui-même, sans qu'il-soit nécessaire d'utiliser des sources d'énergie accessoires comme des batteries, piles etc, qui sont généralement d'un poids élevé et d'une durée de vie faible. En plus, cette énergie est disponible au moment de la décélération du mobile, ce qui est important, notamment pour produire un signal donné lorsque, par exemple, cette décélération est produite par un choc du mobile contre un obstacle et qu'il est nécessaire de déclencher un appareillage donné le plus rapidement possible après ce choc, voire simultanément. De plus, cette source peut être commutée quelle que soit la direction de la trajectoire du mobile, du moins dans un angle solide inférieur à deux cent soixante degrés.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Source d'énergie du type électrique apte à être embarquée sur un mobile (2) soumis, sur au moins une portion de sa trajectoire (6), successivement à une accélération et à une décélération et commutable lorsque ledit mobile est soumis à la décélération, CARACTERISEE PAR LE FAIT QU'elle comporte

- au moins une masse (3, 17),

- des moyens (4) pour monter ladite masse libre en translation suivant une direction formant avec ladite trajectoire un angle inférieur à quatrevingt-dix degrés,

- des moyens (7) pour transformer en énergie électrique l'énergie de pression fournie par ladite masse lorsque ledit mobile est soumis à ladite accélération,

- des moyens (10) pour emmagasiner ladite énergie électrique,

- des moyens (11) pour réaliser un circuit électrique (14) comportant lesdits moyens (10) pour emmagasiner ladite énergie électrique et un commutateur (12) au moins monostable à deux états "ouvert" et "fermé", et

- des moyens pour faire commuter ledit commutateur monostable, de l'état "ouvert" à l'étant "fermé", sous l'action de l'énergie d'inertie exercée par ladite masse lorsque ledit mobile est soumis à ladite décélération.

2. Source selon la revendication 1, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE lesdits moyens (4) pour monter ladite masse libre en translation suivant une direction formant avec ladite trajectoire un angle inférieur à quatre-vingt-dix degrés sont constitués par un corps (15) dans lequel est réalisée une percée (16), ladite masse étant disposée dans ladite percée.

3. Source selon l'une des revendications 1 et 2, CARACTERISEE PAR LE

FAIT QUE lesdits moyens (7) pour transformer en énergie électrique l'énergie de pression fournie par ladite masse (17) lorsque ledit mobile est soumis à ladite accélération comportent une pastille de matériau piézo-électrique (18), ladite pastille étant située à une première extrémité (19) de ladite percée (16).

4. Source selon les revendications 1 et 3, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE lesdits moyens (10) pour emmagasiner ladite énergie électrique sont constitués par ladite pastille de matériau piézo-électrique (18).

5. Source selon l'une des revendicativas 1 à 4, CARACTERISEE PAR LE FAIT

QUE ledit commutateur (12) à deux états est constitué par deux pôles (21, 22) en matériau conducteur et un isolant (23) disposé entre les deux dits pôles, au moins un premier (21) des deux dits pôles étant déformable pour venir au contact du second (22), ce premier dit pôle étant monté sur le chemin de déplacement (44) de ladite masse (17) de fanon à pouvoir être déformé pour venir au contact du second pôle, par un déplacement relatif de ladite masse vers la deuxième extrémité (26) de ladite percée (16).

6. Source selon les revendications 3 et 5, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE ledit circuit (14) comporte une pièce de liaison (40) en un matériau conducteur reliant ladite pastille de matériau piézo-électrique (18) audit premier pôle (21).

7. Source selon la revendication 6, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE ladite pièce de liaison (40) est montée dans ladite percée (16) entre ladite pastille piézo-électrique (18) et ladite masse (17).

8. Source selon la revendication 7, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE ladite pièce de liaison (40) comporte une première face (42) au contact de ladite pastille, et une seconde face (43) au contact de ladite masse, ladite seconde face faisant avec la direction de translation (44) de ladite masse (17) un angle différent d'un angle droit.

9. Source selon la revendication 8, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE ladite seconde face (43) est de forme conique concave, et que ladite masse est constituée par une sphère (17) en matériau dense.

10. Source selon la revendication 9, CARACTERISEE PAR LE FAIT QU'elle comporte des moyens élastiques pour tendre à maintenir ladite sphère (17) sur ladite surface conique concave (43).

11. Source selon les revendications 5 et 10, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE ledit premier pôle (21) est constitué par un disque de matériau élastique (27) et que lesdits moyens élastiques pour tendre à maintenir ladite sphère sur ladite surface conique concave sont constitués par ledit disque de matériau élastique.

12. Source selon l'une des revendications précédentes, CARACTERISEE PAR

LE FAIT QUE ledit matériau isolant (23) constitue ledit corps (15) dans lequel est réalisée ladite percée (16).