EP2872785A1 - Verin a course declenchee a retour arriere amorti - Google Patents

Verin a course declenchee a retour arriere amorti

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Publication number
EP2872785A1
EP2872785A1 EP13747439.1A EP13747439A EP2872785A1 EP 2872785 A1 EP2872785 A1 EP 2872785A1 EP 13747439 A EP13747439 A EP 13747439A EP 2872785 A1 EP2872785 A1 EP 2872785A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinder according
expansion chamber
charge
pyrotechnic charge
rod
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13747439.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Evrard Borg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Ceramics SA
Original Assignee
Herakles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Herakles SA filed Critical Herakles SA
Publication of EP2872785A1 publication Critical patent/EP2872785A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/34—Protecting non-occupants of a vehicle, e.g. pedestrians
    • B60R21/38—Protecting non-occupants of a vehicle, e.g. pedestrians using means for lifting bonnets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/19—Pyrotechnical actuators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R2021/003—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks characterised by occupant or pedestian
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/1447—Pistons; Piston to piston rod assemblies
    • F15B15/1452—Piston sealings

Definitions

  • the invention relates to an actuator with triggered stroke allowing a cushioned return back of the rod of this cylinder, under the effect of a force applied to this rod.
  • the invention relates more particularly to an improvement of this type of cylinder remarkable in that the damping resistance in return is adapted to the evolution over time of the force applied to the rod of the cylinder.
  • the invention is particularly adapted to a jack constituting the driving element of a safety system fitted to a motor vehicle and having the function of quickly raising the hood of the vehicle in the event of collision with a pedestrian.
  • Cylinders designed for the lifting of an automobile hood are known. Such a cylinder is triggered by a pyrotechnic charge when a collision is imminent, so as to prevent the pedestrian and in particular his head, hit the engine block after a deformation of the hood. The lifting of the hood is performed at the rear of it, in the vicinity of the windshield. The hood remains attached to the front of the motor vehicle. The jack is arranged so that, after raising the hood, a cushioned return thereof is possible to accompany the impact on the hood and lessen the impact on the pedestrian. This feedback damping system is advantageously combined with the cylinder having raised the hood.
  • the assembly consists of the hood, the lifting mechanism and the piston of the cylinder which retracts under the impact (after initial lifting and deformation of the hood under impact) while being braked and then blocked.
  • the damping device is arranged in the cylinder body. It uses mechanical means as described for example in patent FR 2 878 212. In this case, these mechanical means hold the hood in the deployed position until the impact of the pedestrian and then retract under the effect of shock of it, while absorbing energy.
  • a non-return damping effect is obtained by keeping the pressurizing chamber of the jack under a sufficiently high pressure to oppose its return movement.
  • the use of a high mass pyrotechnic charge ensuring both the pressurization of the piston for the rapid deployment of the cylinder and then maintaining the pressure of the piston chamber has disadvantages.
  • a pyrotechnic charge of this type would imply a too sudden deployment of the cylinder likely to damage the deployment mechanism and the hood.
  • Patent FR 2 938 884 proposes to use an additional pyrotechnic charge with a slower combustion than that used to cause rapid initial deployment. This slow additional pyrotechnic charge is incorporated in the jack and is advantageously ignited by the fast combustion charge already present in the gas generator of the jack.
  • the gas generator itself, or in a location communicating with the pressurizing chamber of the jack, for example in a piston cavity opening into the combustion chamber of the jack.
  • the additional slow-burning charge takes over from the one that caused the hood to lift quickly and no longer provides enough gas.
  • the combustion of the slow charge maintains a pressure level in the cylinder expansion chamber, sufficient and long enough to allow the damped return of the hood during the impact.
  • the evolution of the pressure observed in the pressurizing chamber of this type of cylinder then has a rapid rise generated by the pyrotechnic fast combustion charge to provide the energy required for the deployment of the system in a very short period of time, typically less than at 30 ms for the pedestrian protection application.
  • a lower pressure is established in the chamber, at a level dependent on the combustion of the slow load, for a period of about 300 ms for pedestrian protection application.
  • the times of 30 ms and 300 ms can be modified and adapted according to the application.
  • a trigger stroke cylinder comprising a body housing a piston connected to a rod projecting from an end of said body, said rod being adapted to be coupled to a mechanism capable of exerting on it a variable return force and a controlled gas generator mounted in said cops facing said piston and at a predetermined distance from an initial position before triggering thereof, an expansion chamber being thus defined between said gas generator and said piston, said gas generator comprising a pyrotechnic charge of initial activation of the jack, communicating with said expansion chamber, characterized in that it further comprises at least one additional pyrotechnic charge, located in a housing communicating with said chamber expansion to exert on the piston a non-return resistance adapted to the evolution over time of said force in return varia ble being exerted on said rod.
  • the evolution over time of the return damping resistor is adapted to a shock or a series of successive shocks, possibly after a certain delay following the detection of an imminent collision. and / or in response to a series of shocks.
  • the force exerted in return on the rod may be consecutive to the deployment of the jack; it can possibly take birth after a certain delay.
  • damping resistance back is related to the evolution of the pressurization of the expansion chamber, during the succession or shock (s).
  • the additional pyrotechnic charge has a longer burning time than that of the initial pyrotechnic activation charge.
  • This additional pyrotechnic charge can be housed in the cylinder body, in communication with the expansion chamber.
  • the additional pyrotechnic charge is housed in a cavity of the piston opening into the expansion chamber, opposite the controlled gas generator.
  • the additional pyrotechnic charge can be ignited automatically, with a certain delay controllable by construction, by the initial pyrotechnic activation charge.
  • the expansion chamber with which the gas generator communicates is located on the side of the piston opposite the rod.
  • the additional pyrotechnic charge has a shape and / or a composition adapted (s) for its combustion generates, in the expansion chamber, a variable gas flow over time and, at least over a period of given time, a rising gas flow.
  • the pyrotechnic charge can be arranged so that its useful combustion area is variable during its combustion, and in particular that this useful surface increases during at least one phase of the combustion.
  • the additional pyrotechnic charge may have a variable section, and in particular an increasing section, over at least a portion of its length generally taken along an axis extending from the end of the charge located in the vicinity of the chamber of gas expansion to its opposite end.
  • This axis may be, for example, coincident with or substantially parallel to the axis of the rod.
  • the additional pyrotechnic charge may thus have a flared shape, in particular frustoconical or pyramidal (or the like), whose end of smaller section is in the vicinity of said expansion chamber, in particular whose axis coincides with or substantially parallel to that of the stem.
  • the additional pyrotechnic charge consists of several fuel blocks of different characteristics, aligned in the direction of said rod.
  • the additional pyrotechnic charge may comprise several fuel blocks of different characteristics coupled to each other, in other words arranged in such a way that each block is initiated following the directly adjacent block.
  • the pyrotechnic blocks constituting the additional pyrotechnic charge are preferably in contact with each other, to form a one-piece assembly.
  • These fuel blocks may have different sections and / or lengths along said axis. They can also be made of materials having different rates of combustion.
  • the additional pyrotechnic charge has a part of its surface covered by an anti-combustion coating (also called combustion inhibitor coating) to favor a direction of propagation of the combustion front, over time.
  • an anti-combustion coating also called combustion inhibitor coating
  • the additional pyrotechnic charge is illuminated by one end and the combustion propagates in an almost rectilinear manner along an axis, this axis coinciding with that of the cylinder rod.
  • the jack comprises or is associated with a secondary expansion chamber communicating with said first mentioned expansion chamber and housing several additional pyrotechnic charges connected to respective actuating means.
  • these actuating means comprise igniters respectively coupled to said additional pyrotechnic charges and these igniters are connected to firing means arranged to control said charges in a predetermined order.
  • the magnitude and duration of the additional pyrotechnic charges may be predetermined depending on the foreseeable shocks mentioned below.
  • the firing means can be controlled by a displacement sensor of the rod of the jack. During the movement of back of the rod, the sensor controls the firing means (microprocessor), which successively trigger additional pyrotechnic charges to raise the pressure level in the expansion chamber.
  • the firing means microprocessor
  • the compounds constituting the initial pyrotechnic activation charge and the additional pyrotechnic charge (s) may be chosen from those which are generally selected for gas generators in the field of automobile safety for air bags, safety pretenters, extinguishers and lift cylinders.
  • WO 2006/134 311 and WO 2007/042 735 and in particular those which consist essentially of guanidine nitrate and basic copper nitrate are well suited for the invention.
  • Those skilled in the art can easily adjust the combustion rate of these compounds and size the pyrotechnic charges so as to obtain the pressurization sequences of said expansion chamber in accordance with what is desirable to better damp the shocks resulting from a impact with the pedestrian.
  • FIG. 1 shows schematically a stroke cylinder triggered according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a graph illustrating the behavior of the jack during the damping period following the release of the jack.
  • FIGS. 3a, 3b are partial views of two variants of the cylinder.
  • a cylinder 11 with triggered stroke having a generally cylindrical body 12 housing a piston 13 connected to a rod 14 projecting from one end of this body.
  • the rod 14 is adapted to be coupled to a mechanism 15 able to exert on it a variable return force.
  • a mechanism 15 able to exert on it a variable return force.
  • it is a cowl mechanism intended, as we know, to protect a pedestrian during a collision.
  • the cylinder comprises a controlled gas generator 18. It consists of a pyrotechnic initial activation charge 17, fast combustion and a firing device 16, associated with this load, electrically controlled.
  • the arrangement is such that an expansion chamber 24 is defined between the gas generator 18 and the piston 13.
  • the pyrotechnic initial activation charge 17 of the cylinder is here in the rear axial extension of the rod 14.
  • an orifice 19 is made through the wall of this expansion chamber 24 to create a gas leakage flow towards the outside thereof.
  • the pressure that is generated in the expansion chamber tends to decrease after the bonnet is lifted, that is to say after a certain time following the firing and combustion of the pyrotechnic charge. initial activation 17.
  • a pyrotechnic gas leak can be arranged between the piston and the cylinder body as described in particular in FR 2 961 274.
  • the jack comprises or is associated with at least one additional pyrotechnic charge 21a, 21b, 21c, for example with delayed actuation, located in a housing 23 communicating with the expansion chamber, to exert on the piston a non-return resistance (pressure) adapted to the evolution over time of the variable return force exerted on the rod of the jack 14.
  • the additional pyrotechnic charge has a longer burning time than that of said initial pyrotechnic activation charge 17.
  • the housing 23 forms a secondary expansion chamber communicating with the expansion chamber 24, through a conduit 22.
  • This secondary expansion chamber houses several additional pyrotechnic charges 21a, 21b, 21c connected to respective actuating means, controlled.
  • these actuating means comprise igniters 25a, 25b, 25c respectively coupled to said additional pyrotechnic charges, and these igniters are connected to firing means 26, 27, arranged to control the ignition of said charges in a predetermined order.
  • the actuating means comprise a control circuit 26, microprocessor or the like, generating electrical signals applied to the igniters in a predetermined order.
  • the control circuit is controlled by a sensor 27 detecting the displacement of the rod 14.
  • the operation of the jack according to the invention is explained by the graph of FIG. 2.
  • the time is indicated on the abscissa
  • the curve in bold line illustrates the evolution over time of the pressure in the expansion chamber. 24
  • the curve in broken line illustrates the evolution over time of the position of the rod 14 of the cylinder.
  • the curve in broken line is therefore representative of the return force exerted on the rod after release of the cylinder.
  • the gas generator 18 is triggered and the initial pyrotechnic activation charge is fired at time A.
  • the pressure in the expansion chamber 24 increases very rapidly, which causes the lifting of the hood. Then, because of the calibrated leakage 19 and / or the end of the combustion of the charge, and / or the cooling of the pyrotechnic gases, the pressure begins to decrease. If the shock is avoided in extremis, the additional pyrotechnic charges 21a - 21c are not fired and the cover, intact, can be put back into position.
  • a first shock causes a withdrawal of the rod 14 inside the body of the cylinder, this movement is detected by the sensor 27 which controls the firing of a first additional pyrotechnic charge 21a which refills the expansion chamber 24.
  • the firing of this first additional charge takes place in point B.
  • This results in a rise in pressure which results in an increase in the resistance to the return of the rod followed by a new Decrease of the pressure in the expansion chamber.
  • a second shock shock 2 occurs, the sensor controls the firing of the second additional pyrotechnic charge 21b which is at point C. The pressure in the expansion chamber increases again and then decreases.
  • FIGS. 3a and 3b describe variants in which said at least one additional pyrotechnic charge is ignited directly by the pyrotechnic initial activation charge 17 of the jack. It is therefore the shape and / or the constitution of this additional pyrotechnic charge which conditions the return damping which is exerted on the rod.
  • the at least one additional pyrotechnic charge 28 or 29 is here housed in the cylinder body in communication with the expansion chamber itself. More particularly, in these two examples, this additional pyrotechnic charge is housed in a cavity of the piston 13 opening into the expansion chamber opposite the controlled gas generator 18.
  • the additional pyrotechnic charge 28 has a frustoconical shape of axis coincides with that of the rod. The smaller section end of the load is in the vicinity of the expansion chamber. The additional pyrotechnic charge is therefore ignited for a certain time after ignition of the pyrotechnic initial activation charge 17 of the jack, by the same flame that emerges from it.
  • the protective coating extends on the surface frustoconical load. The shape of the additional pyrotechnic charge is such that the quantity of gas evolved increases over time because of the combustion surface of larger and larger since the combustion is propagated in a substantially longitudinal direction parallel to the axis of the rod 14.
  • the additional pyrotechnic charge 29 consists of several fuel blocks of different characteristics contiguous to each other and aligned in the longitudinal direction of the rod 14.
  • five blocks can be distinguished. , two small-sized blocks (2, 4) being arranged between three blocks of larger size (1, 3, 5). It is therefore conceivable that under these conditions, the pressure curve in the expansion chamber, will be close to that shown in Figure 2.
  • the surface of all of these blocks, not included the surface of the first adjacent the expansion chamber is covered with a protective coating 30 favoring an axial direction of combustion.
  • the contiguous fuel blocks may consist of materials having different rates of combustion.
  • the fuel blocks may be arranged to favor a radial combustion whose combustion rate is progressive in concentric layers.

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Abstract

Vérin à course déclenchée présentant au moins une charge pyrotechnique supplémentaire pour adapter la résistance anti-retour selon une évolution souhaitée. Selon l'invention, au moins une charge pyrotechnique supplémentaire (21a-21c) est située dans un logement communiquant avec la chambre d'expansion (24) du vérin (11).

Description

Vérin à course déclenchée à retour arrière amorti
L'invention se rapporte à un vérin à course déclenchée autorisant un retour en arrière amorti de la tige de ce vérin, sous l'effet d'une force appliquée à cette tige. L'invention concerne plus particulièrement un perfectionnement de ce type de vérin remarquable en ce que la résistance d'amortissement en retour est adaptée à l'évolution dans le temps de la force appliquée à la tige du vérin. L'invention est particulièrement adaptée à un vérin constituant l'élément moteur d'un système de sécurité équipant un véhicule automobile et ayant pour fonction de soulever rapidement le capot du véhicule en cas de collision avec un piéton.
On connaît des vérins conçus pour le soulèvement d'un capot d'automobile. Un tel vérin est déclenché par une charge pyrotechnique lorsqu'une collision est imminente, de façon à éviter que le piéton et notamment sa tête, vienne heurter le bloc-moteur après une déformation du capot. Le soulèvement du capot est effectué au niveau de l'arrière de celui-ci, au voisinage du pare-brise. Le capot reste fixé à l'avant du véhicule automobile. Le vérin est agencé pour que, après soulèvement du capot, un retour amorti de celui-ci soit possible pour accompagner le choc sur le capot et amoindrir l'impact sur le piéton. Ce système d'amortissement en retour est avantageusement combiné au vérin ayant soulevé le capot. L'ensemble est constitué par le capot, le mécanisme de soulèvement et le piston du vérin qui se rétracte sous l'impact (après soulèvement initial et déformation du capot sous le choc) tout en étant freiné puis bloqué. Le dispositif d'amortissement est agencé dans le corps du vérin. Il fait appel à des moyens mécaniques comme cela est par exemple décrit dans le brevet FR 2 878 212. Dans ce cas, ces moyens mécaniques maintiennent le capot en position déployée jusqu'à l'impact du piéton puis se rétractent sous l'effet du choc de celui-ci, tout en absorbant de l'énergie.
Selon une autre possibilité, un effet d'amortissement anti-retour est obtenu en maintenant la chambre de pressurisation du vérin sous une pression suffisamment élevée pour s'opposer à son déplacement en retour. L'utilisation d'une charge pyrotechnique à forte masse assurant à la fois la pressurisation du piston pour le déploiement rapide du vérin puis le maintien en pression de la chambre du piston présente des inconvénients. Une charge pyrotechnique de ce type impliquerait un déploiement trop brutal du vérin risquant d'endommager le mécanisme de déploiement et le capot. Le brevet FR 2 938 884 propose de mettre en œuvre une charge pyrotechnique additionnelle à combustion plus lente que celle utilisée pour provoquer le déploiement initial rapide. Cette charge pyrotechnique additionnelle lente est incorporée dans le vérin et est avantageusement mise à feu par la charge à combustion rapide déjà présente dans le générateur de gaz du vérin. Elle peut être logée soit dans le générateur de gaz lui-même, soit en un emplacement communiquant avec la chambre de pressurisation du vérin, par exemple dans une cavité du piston débouchant dans la chambre de combustion du vérin . Après le déploiement du capot, la charge additionnelle à combustion lente prend le relais de celle qui a provoqué le soulèvement rapide du capot et qui ne fournit plus suffisamment de gaz. La combustion de la charge lente maintient un niveau de pression dans la chambre d'expansion du vérin, suffisant et suffisamment longtemps pour permettre le retour amorti du capot pendant le choc. L'évolution de la pression observée dans la chambre de pressurisation de ce type de vérin présente alors une montée rapide générée par la charge pyrotechnique à combustion rapide pour fournir l'énergie nécessaire au déploiement du système dans une période de temps très brève, typiquement inférieure à 30 ms pour l'application protège piéton. Puis, une pression plus basse s'établit dans la chambre, à un niveau dépendant de la combustion de la charge lente, pendant une durée de l'ordre de 300 ms pour l'application protège piéton. Les durées de 30 ms et 300 ms peuvent être modifiées et adaptées en fonction de l'application.
On a observé que, en règle générale, dans le cas d'une collision avec un piéton, celui-ci bascule et vient s'enrouler de façon progressive, de bas en haut, sur le capot avant du véhicule. Il subit alors une série d'au moins trois chocs violents espacés chacun de quelques dizaines de millisecondes, le premier correspondant à un choc avec la hanche, le second correspondant à un choc avec le thorax et le troisième correspondant à un choc avec la tête. Il est donc souhaitable, pour mieux protéger le piéton, de proposer un vérin à course déclenchée permettant de générer, après le déploiement du capot, une résistance d'amortissement au moins globalement adaptée à ces trois chocs successifs de la hanche, du thorax et de la tête du piéton. Ces parties du corps ont en effet des masses différentes et nécessitent, idéalement, des efforts d'amortissement différents.
A cet effet, l'invention concerne un vérin à course déclenchée comportant un corps abritant un piston lié à une tige faisant saillie à une extrémité dudit corps, ladite tige étant adaptée à être couplée à un mécanisme susceptible d'exercer sur celle-ci une force en retour variable et un générateur de gaz commandé monté dans ledit cops en regard dudit piston et à une distance prédéterminée d'une position initiale avant déclenchement de celui-ci, une chambre d'expansion étant ainsi définie entre ledit générateur de gaz et ledit piston, ledit générateur de gaz comportant une charge pyrotechnique d'activation initiale du vérin, communiquant avec ladite chambre d'expansion, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins une charge pyrotechnique supplémentaire, située dans un logement communiquant avec ladite chambre d'expansion pour exercer sur le piston une résistance anti-retour adaptée à l'évolution dans le temps de ladite force en retour variable s'exerçant sur ladite tige.
Selon les modes de réalisation décrits ci-après, l'évolution dans le temps de la résistance d'amortissement en retour est adaptée à un choc ou à une série de chocs successifs, éventuellement après un certain délai suivant la détection d'une collision imminente et/ou en réponse à une série de chocs.
La force exercée en retour sur la tige peut être consécutive au déploiement du vérin ; elle peut éventuellement prendre naissance après un certain délai.
On comprend que la résistance d'amortissement en retour est liée à évolution de la pressurisation de la chambre d'expansion, pendant le ou la succession de choc(s).
Avantageusement, la charge pyrotechnique supplémentaire a une durée de combustion plus longue que celle de la charge pyrotechnique d'activation initiale.
Cette charge pyrotechnique supplémentaire peut être logée dans le corps du vérin, en communication avec la chambre d'expansion. Selon un exemple, la charge pyrotechnique supplémentaire est logée dans une cavité du piston débouchant dans la chambre d'expansion, en regard du générateur de gaz commandé.
De cette façon, la charge pyrotechnique supplémentaire peut être allumée automatiquement, avec un certain retard maîtrisable par construction, par la charge pyrotechnique d'activation initiale.
Selon un exemple, la chambre d'expansion avec laquelle communique le générateur de gaz est située du côté du piston opposé à la tige.
Selon un exemple, la charge pyrotechnique supplémentaire présente une forme et/ou une composition adaptée(s) pour que sa combustion génère, dans la chambre d'expansion, un débit de gaz variable au cours du temps et, au moins sur une période de temps donnée, un débit de gaz croissant.
De façon avantageuse, la charge pyrotechnique peut être agencée de sorte que sa surface utile de combustion soit variable au cours de sa combustion, et notamment que cette surface utile augmente durant au moins une phase de la combustion.
Par exemple, la charge pyrotechnique supplémentaire peut présenter une section variable, et notamment une section croissante, sur au moins une partie de sa longueur généralement prise selon un axe s'étendant depuis l'extrémité de la charge située au voisinage de la chambre d'expansion des gaz jusqu'à son extrémité opposée. Cet axe pourra être, par exemple, confondu avec ou sensiblement parallèle à l'axe de la tige.
La charge pyrotechnique supplémentaire peut ainsi avoir une forme évasée, notamment tronconique ou pyramidale (ou analogue), dont l'extrémité de plus faible section se situe au voisinage de ladite chambre d'expansion, notamment dont l'axe est confondu avec ou sensiblement parallèle à celui de la tige.
Selon une autre variante, la charge pyrotechnique supplémentaire est constituée de plusieurs blocs combustibles de caractéristiques différentes, alignés selon la direction de ladite tige.
En particulier, la charge pyrotechnique supplémentaire peut comprendre plusieurs blocs combustibles de caractéristiques différentes couplés les uns aux autres, autrement dit agencés de telle sorte que chaque bloc est initié à la suite du bloc directement adjacent. Les blocs pyrotechniques constituant la charge pyrotechnique supplémentaire sont de préférence en contact les uns avec les autres, pour former un ensemble monobloc.
Ces blocs combustibles peuvent avoir des sections et/ou longueurs différentes selon ledit axe. Ils peuvent aussi être constitués de matériaux présentant des vitesses de combustion différentes.
Avantageusement, la charge pyrotechnique supplémentaire a une partie de sa surface recouverte par un revêtement anti-combustion (aussi appelé revêtement inhibiteur de combustion) pour privilégier un sens de propagation du front de combustion, au cours du temps. Autrement dit, la charge pyrotechnique supplémentaire s'allume par une extrémité et la combustion se propage d'une façon quasi rectiligne le long d'un axe, cet axe étant confondu avec celui de la tige du vérin.
En jouant sur tous ces paramètres, on peut définir l'évolution dans le temps du débit de gaz généré par ladite charge pyrotechnique supplémentaire, pour la faire correspondre à une force exercée en retour sur ladite tige qui soit adaptée à une courbe représentant approximativement ce qui est nécessaire pour amortir au mieux le ou les choc(s) défini(s) ci-dessus, en particulier les trois chocs probables de la hanche, du thorax et de la tête du piéton.
Selon un autre mode de réalisation possible, le vérin comporte ou est associé à une chambre d'expansion secondaire communiquant avec ladite première chambre d'expansion citée et abritant plusieurs charges pyrotechniques supplémentaires reliées à des moyens d'actionnement respectifs.
Par exemple, ces moyens d'actionnement comportent des allumeurs respectivement couplés auxdites charges pyrotechniques supplémentaires et ces allumeurs sont connectés à des moyens de mise à feu agencés pour commander lesdites charges dans un ordre prédéterminé.
L'importance et la durée de combustion des charges pyrotechniques supplémentaires peuvent être prédéterminées en fonction des chocs prévisibles mentionnés ci-dessous.
Par exemple, les moyens de mise à feu peuvent être pilotés par un capteur de déplacement de la tige du vérin. Pendant le mouvement de retour de la tige, le capteur pilote les moyens de mise à feu (microprocesseur), lesquels déclenchent successivement les charges pyrotechniques supplémentaires pour relever le niveau de pression dans la chambre d'expansion.
Les composés constituant la charge pyrotechnique d'activation initiale et la ou les charges pyrotechniques supplémentaires peuvent être choisis parmi ceux qui sont généralement retenues pour les générateurs de gaz dans le domaine de la sécurité automobile pour les airs-bag, les prétentionneurs de sécurité, les extincteurs et les vérins lève-capot.
Par exemple, les composés décrits dans les demande de brevet
WO 2006/134 311 et WO 2007/042 735 et notamment ceux qui sont essentiellement constitués de nitrate de guanidine et de nitrate basique de cuivre sont bien adaptés pour l'invention. L'homme du métier pourra aisément régler la vitesse de combustion de ces composés et dimensionner les charges pyrotechniques de façon à obtenir les séquences de pressurisation de ladite chambre d'expansion conformément à ce qui est souhaitable pour amortir au mieux les chocs résultants d'un impact avec le piéton.
Les composés décrits dans la demande de brevet WO 2009/095 578, comprenant par exemple, essentiellement de razidocrabonamide et une charge réductrice azotée peuvent être retenues comme constituants de ladite charge pyrotechnique supplémentaire, l'apport de chaleur nécessaire à leur décomposition étant alors donnée par ladite charge pyrotechnique d'activation initiale.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle- ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation possibles d'un vérin à course déclenchée selon son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement un vérin à course déclenchée selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est un graphe illustrant le comportement du vérin pendant la période d'amortissement en retour qui suit le déclenchement du vérin ; et
- les figures 3a, 3b sont des vues partielles de deux variantes du vérin. Sur la figure 1, on a représenté un vérin 11 à course déclenchée comportant un corps 12 globalement cylindrique abritant un piston 13 lié à une tige 14 faisant saillie à une extrémité de ce corps. La tige 14 est adaptée pour être couplée à un mécanisme 15 susceptible d'exercer sur celle-ci une force en retour variable. Typiquement, il s'agit d'un mécanisme lève-capot destiné, comme on le sait, à protéger un piéton lors d'une collision.
A son autre extrémité, le vérin comporte un générateur de gaz 18 commandé. Il est constitué d'une charge pyrotechnique d'activation initiale 17, à combustion rapide et d'un dispositif de mise à feu 16, associé à cette charge, commandé électriquement. L'agencement est tel qu'une chambre d'expansion 24 se trouve définie entre le générateur de gaz 18 et le piston 13. La charge pyrotechnique d'activation initiale 17 du vérin se trouve ici dans le prolongement axial arrière de la tige 14.
Dans l'exemple illustré, un orifice 19 est pratiqué au travers de la paroi de cette chambre d'expansion 24 pour créer un débit de fuite de gaz vers l'extérieur de celle-ci. De cette façon, la pression qui est engendrée dans la chambre d'expansion a tendance à décroître après la levée du capot, c'est-à-dire après un certain temps suivant la mise à feu et la combustion de la charge pyrotechnique d'activation initiale 17. Une fuite des gaz pyrotechniques peut être aménagée entre le piston et le corps du vérin comme le décrit notamment FR 2 961 274.
Selon une caractéristique importante de l'invention, le vérin comporte ou est associé à au moins une charge pyrotechnique supplémentaire 21a, 21b, 21c, par exemple à actionnement retardé, située dans un logement 23 communiquant avec la chambre d'expansion, pour exercer sur le piston une résistance (pression) anti-retour adaptée à l'évolution dans le temps de la force en retour variable s'exerçant sur la tige du vérin 14.
Très généralement, la charge pyrotechnique supplémentaire a une durée de combustion plus longue que celle de ladite charge pyrotechnique d'activation initiale 17.
Dans l'exemple de la figure 1, le logement 23 forme une chambre d'expansion secondaire communiquant avec la chambre d'expansion 24, par un conduit 22. Cette chambre d'expansion secondaire abrite plusieurs charges pyrotechniques supplémentaires 21a, 21b, 21c reliées à des moyens d'actionnement respectifs, commandés.
Selon l'exemple, ces moyens d'actionnement comportent des allumeurs 25a, 25b, 25c respectivement couplés auxdites charges pyrotechniques supplémentaires, et ces allumeurs sont connectés à des moyens de mise à feu 26, 27, agencés pour commander l'allumage desdites charges dans un ordre prédéterminé. Par exemple, les moyens d'actionnement comportent un circuit de pilotage 26, à microprocesseur ou analogue, générant des signaux électriques appliqués aux allumeurs dans un ordre prédéterminé. Ici, le circuit de pilotage est contrôlé par un capteur 27 détectant le déplacement de la tige 14.
Le fonctionnement du vérin selon l'invention est explicité par le graphe de la figure 2. Sur ce graphe, le temps est indiqué en abscisse, la courbe en trait gras illustre l'évolution dans le temps de la pression dans la chambre d'expansion 24 et la courbe en trait interrompu illustre l'évolution dans le temps de la position de la tige 14 du vérin. La courbe en trait interrompu est donc représentative de l'effort en retour qui s'exerce sur la tige après déclenchement du vérin.
En cas de détection d'un choc imminent, (détecté par exemple par un radar ou analogue), le générateur de gaz 18 est déclenché et la charge pyrotechnique d'activation initiale est mise à feu à l'instant A. La pression dans la chambre d'expansion 24 augmente très rapidement, ce qui provoque la levée du capot. Puis, en raison de la fuite calibrée 19 et/ou de la fin de la combustion de la charge, et/ou du refroidissement des gaz pyrotechniques, la pression commence à décroître. Si le choc est évité in extremis, les charges pyrotechniques supplémentaires 21a - 21c ne sont pas mises à feu et le capot, intact, peut être remis en position.
Si une collision se produit, un premier choc (choc 1) entraîne un retrait de la tige 14 à l'intérieur du corps du vérin, ce mouvement est détecté par le capteur 27 qui pilote la mise à feu d'une première charge pyrotechnique supplémentaire 21a qui réalimente la chambre d'expansion 24. La mise à feu de cette première charge supplémentaire a lieu au point B. Il en résulte une remontée en pression qui se traduit par une augmentation de la résistance au retour de la tige suivie par une nouvelle décroissance de la pression dans la chambre d'expansion. Lorsque survient un second choc (choc 2), le capteur pilote la mise à feu de la deuxième charge pyrotechnique supplémentaire 21b qui se situe au point C. La pression dans la chambre d'expansion augmente à nouveau, puis diminue. Lorsque le troisième choc intervient, un nouveau déplacement de la tige 14 vers l'intérieur du vérin provoque en D la mise à feu de la troisième charge pyrotechnique supplémentaire 21c. On voit donc qu'une certaine pression est maintenue dans la chambre d'expansion 24 qui s'oppose à une rentrée trop rapide de la tige 14 à l'intérieur du vérin, ce qui permet d'amortir le retour du capot, avec une certaine résistance qui évite un choc du piéton avec le bloc moteur, la déformation du capot absorbant une grande partie de l'énergie.
Les figures 3a et 3b décrivent des variantes dans lesquelles ladite au moins une charge pyrotechnique supplémentaire est allumée directement par la charge pyrotechnique d'activation initiale 17 du vérin. C'est donc la forme et/ou la constitution de cette charge pyrotechnique supplémentaire qui conditionne l'amortissement en retour qui s'exerce sur la tige.
L'agencement général du vérin décrit en liaison avec la figure 1 reste identique à celui décrit précédemment. Sur les figures 3a et 3b, les éléments de structure analogues à celle de la figure 1 portent donc les mêmes références numériques et ne seront pas décrits à nouveau.
La au moins une charge pyrotechnique supplémentaire 28 ou 29 est ici logée dans le corps du vérin en communication avec la chambre d'expansion elle-même. Plus particulièrement, dans ces deux exemples, cette charge pyrotechnique supplémentaire est logée dans une cavité du piston 13 débouchant dans la chambre d'expansion en regard du générateur de gaz commandé 18.
Une partie de sa surface est recouverte par un revêtement de protection 30 pour privilégier un sens de propagation du front de combustion au cours du temps. Ce revêtement est par exemple un vernis. Dans l'exemple de la figure 3a, la charge pyrotechnique supplémentaire 28 a une forme tronconique d'axe confondu avec celui de la tige. L'extrémité de plus faible section de la charge se situe au voisinage de la chambre d'expansion. La charge pyrotechnique supplémentaire est donc allumée un certain temps après la mise à feu de la charge pyrotechnique d'activation initiale 17 du vérin, par la flamme même qui s'en dégage. Dans l'exemple de la figure 3a, le revêtement de protection s'étend sur la surface tronconique de la charge. La forme de la charge pyrotechnique supplémentaire est telle que la quantité de gaz dégagé augmente au cours du temps en raison de la surface de combustion de plus en plus grande puisque la combustion se propage suivant une direction essentiellement longitudinale parallèle à l'axe de la tige 14.
Dans l'exemple de la figure 3b, la charge pyrotechnique supplémentaire 29 est constituée de plusieurs blocs combustibles de caractéristiques différentes accolés les uns aux autres et alignés selon la direction longitudinale de la tige 14. Ainsi, selon l'exemple, on distingue cinq blocs, deux blocs de petite dimension (2, 4) étant disposés entre trois blocs de plus grande dimension (1, 3, 5). On conçoit donc que dans ces conditions, la courbe de pression dans la chambre d'expansion, sera voisine de celle qui est représentée sur la figure 2. Comme dans l'exemple précédent, la surface de l'ensemble de ces blocs, non compris la surface du premier qui jouxte la chambre d'expansion, est recouverte d'un revêtement de protection 30 privilégiant un sens de combustion axial. Bien entendu, les blocs combustibles accolés peuvent être constitués de matériaux présentant des vitesses de combustion différentes.
En variante, les blocs combustibles peuvent être agencés de façon à privilégier une combustion radiale dont la vitesse de combustion est évolutive selon des couches concentriques.

Claims

REVENDICATIONS
1. Vérin à course déclenchée comportant un corps (11) abritant un piston lié à une tige faisant saillie à une extrémité dudit corps, ladite tige (14) étant adaptée pour être couplée à un mécanisme (15) susceptible d'exercer sur celle-ci une force en retour variable et un générateur de gaz (18) commandé monté dans ledit corps en regard dudit piston et à une distance prédéterminée d'une position initiale avant déclenchement de celui-ci, une chambre d'expansion (24) étant ainsi définie entre ledit générateur de gaz et ledit piston, ledit générateur de gaz comportant une charge pyrotechnique d'activation initiale (18) du vérin, communiquant avec ladite chambre d'expansion (24), caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins une charge pyrotechnique supplémentaire (21a-21c, 28, 29), située dans un logement communiquant avec ladite chambre d'expansion, pour exercer sur le piston une résistance anti-retour adaptée à l'évolution dans le temps de ladite force en retour variable s'exerçant sur ladite tige.
2. Vérin selon la revendication 1, dans lequel ladite charge pyrotechnique supplémentaire présente une forme et/ou une composition adaptée(s) pour que sa combustion génère, dans la chambre d'expansion, un débit de gaz variable au cours du temps et, au moins sur une période de temps donnée, un débit de gaz croissant.
3. Vérin selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la charge pyrotechnique supplémentaire présente une section variable.
4. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ladite charge pyrotechnique supplémentaire (28) a une forme évasée, notamment tronconique ou pyramidale, dont l'extrémité de plus faible section se situe au voisinage de ladite chambre d'expansion, notamment une forme dont l'axe est confondu avec ou sensiblement parallèle à celui de la tige.
5. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ladite charge pyrotechnique supplémentaire (28) a une forme tronconique d'axe confondu avec celui de ladite tige et dont l'extrémité de plus faible section se situe au voisinage de ladite chambre d'expansion.
6. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ladite charge pyrotechnique supplémentaire (29) comprend plusieurs blocs combustibles de caractéristiques différentes couplés les uns aux autres, notamment alignés selon la direction de la tige.
7. Vérin selon la revendication 6, dans lequel lesdits blocs combustibles ont des sections et/ou longueurs différentes.
8. Vérin selon la revendication 6 ou 7, dans lequel lesdits blocs combustibles sont constitués de matériaux présentant des vitesses de combustion différentes.
9. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel ladite au moins une charge pyrotechnique supplémentaire (28, 29) est logée dans le corps du vérin, en communication avec ladite chambre d'expansion.
10. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel ladite au moins une charge pyrotechnique supplémentaire est logée dans une cavité du piston (13) débouchant dans ladite chambre d'expansion, en regard dudit générateur de gaz commandé.
11. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel ladite au moins une charge pyrotechnique supplémentaire (28, 29) a une partie de sa surface recouverte par un revêtement de protection (30) pour privilégier un sens de propagation du front de combustion, au cours du temps.
12. Vérin selon la revendication 1, comportant une chambre d'expansion secondaire (23) communiquant avec la première chambre d'expansion citée et abritant plusieurs charges pyrotechniques supplémentaires (21a-21c) reliées à des moyens d'actionnement respectifs.
13. Vérin selon la revendication 12, dans lequel lesdits moyens d'actionnement comportent des allumeurs (25a-25c) respectivement couplés auxdites charges pyrotechniques supplémentaires et ces allumeurs sont connectés à des moyens de mise à feu (26, 27) agencés pour commander lesdites charges dans un ordre prédéterminé.
14. Vérin selon la revendication 13, dans lequel lesdits moyens de mise à feu sont pilotés par un capteur (27) de déplacement de ladite tige.
15. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel un orifice (19) est pratiqué au travers de la paroi de ladite chambre d'expansion pour créer un débit de fuite de gaz vers l'extérieur de celle-ci.
16. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel ladite charge pyrotechnique supplémentaire a une durée de combustion plus longue que celle de ladite charge pyrotechnique d'activation initiale (17).
17. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, dans lequel la charge pyrotechnique d'activation initiale et la charge pyrotechnique supplémentaire sont essentiellement constitués de nitrate de guanidine et de nitrate basique de cuivre.
18. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, dans lequel la charge pyrotechnique d'activation initiale et la charge pyrotechnique supplémentaire sont essentiellement constitués d'azicarbonamide et d'une charge réductrice azotée.
19. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, dans lequel la chambre d'expansion avec laquelle communique le générateur de gaz est située du côté du piston opposé à la tige.
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