FR2943600A1 - Generateur de gaz pour un dispositif de securite pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

La présente invention est relative à un générateur de gaz pour un dispositif de sécurité pour véhicule automobile, qui comprend : - une chambre de combustion (C) ; - une réserve de gaz (R) ; - une chambre de diffusion (D), dans laquelle sont transférés les gaz (G) avant leur évacuation vers l'extérieur par au moins un orifice (130), l'entrée des gaz (G) dans la chambre de diffusion (D) se faisant par une paroi (14), qui présente au moins un orifice (140) de communication formant "tuyère", cette chambre de diffusion (D) étant pourvue d'un piston (5), caractérisé par le fait que : - ledit piston (5) est percé d'au moins un canal (50) qui autorise le passage des gaz (G) d'amont en aval ; - ce générateur étant ainsi agencé qu'une montée en pression en amont de la tuyère (14) provoque, - dans un premier temps, le décollement du piston (5) de son siège, autorisant le passage des gaz (G) à la fois à travers ledit canal (50) et entre le piston (5) et son siège, et, - dans un second temps, la réapplication du piston (5) contre son siège, de sorte que le passage des gaz (G) se fait alors uniquement à travers ledit canal (50).

Description

i La présente invention est relative à un générateur pour un dispositif de sécurité pour véhicule automobile. Elle concerne aussi le dispositif de sécurité qui en est équipé. La présente invention trouve plus particulièrement son application pour le gonflage de coussins dits "airbags rideaux", qui s'étendent au dessus des vitres latérales de véhicules, et qui se déploient devant ces dernières en cas d'impact, pour protéger leurs occupants contre les chocs latéraux. Les conditions dans lesquelles de tels coussins se déploient 10 se rencontrent lorsque le véhicule est sujet à des tonneaux. On parle de fonction "roll over". Contrairement à un choc frontal pour lequel on demande au coussin de se gonfler en quelques dizaines de millisecondes, puis de se dégonfler progressivement en environ 150 millisecondes, dans le cas de 15 tonneaux, les constructeurs automobiles exigent qu'il reste gonflé pendant plusieurs secondes. Ainsi, certains exigent une durée de 5 à 7 secondes, ce qui, semble-t-il, correspond à la durée maximale de deux tonneaux consécutifs. Pour arriver à ce but, on a proposé de débiter dans le sac des 20 gaz comprimés froids pendant un temps très court. Le maintien en pression du sac est bon, du fait qu'en se réchauffant, les gaz se dilatent. Une autre solution consiste à générer, dans un premier temps des gaz tièdes au moyen d'un générateur hybride, puis à débiter des gaz froids pendant plusieurs secondes pour compenser les pertes thermiques, 25 la porosité et les fuites du sac. Le problème de ces générateurs est leur encombrement, puisque la fonction "roll over" est assurée en n'envoyant que des gaz comprimés. Le document WO 00/21799 décrit un générateur de gaz froid 30 ("cold gaz") dont le débit de sortie est piloté. Le pilotage est prévu pour compenser l'effet température et/ou pour s'adapter au crash. Le pilotage se fait à l'aide d'un piston coulissant. Le piston est actionné par un allumeur électrique (auquel cas une liaison supplémentaire vers une unité de pilotage

2 électronique est nécessaire), ou voit sa position s'adapter par une auto régulation pilotée par ressorts, en fonction des objectifs. Le document US6158769 décrit un générateur de gaz dont le débit peut être adapté par pilotage. La modulation du débit se fait de manière électrique et a pour but de s'adapter au crash (effet "smart" sans double chambre). La mise en oeuvre décrite utilise un métal à mémoire de forme en fonction de sa température, qui est modifiée par un courant électrique. La solution technique décrite ici permet d'obtenir un faible débit initial et ensuite augmenter la taille de la tuyère pour augmenter le débit.

La solution proposée est chère car elle met en oeuvre un pilotage électrique et un matériau à mémoire de forme) et l'effet technique obtenu va à l'encontre de ce qui est recherché pour une fonction "roll over". Les documents US5700030, FR2876968, US2007/0228013 et US2008/0296877 décrivent des générateurs pyrotechniques avec une régulation de pression mécanique (par rondelles élastiques, par ressort métallique, ou par élastomère). Cette régulation a pour but de réduire la variabilité de la pression dans la chambre de combustion et, autant que possible, obtenir une pression constante. Enfin, le document US7104288 décrit un générateur de gaz 20 permettant d'obtenir l'effet "roll over" très long, mais avec une valve de tout petit diamètre placée dans un réservoir de gaz. La présente invention a pour but de pallier les problèmes exposés plus haut et d'améliorer les techniques décrites dans les documents analysés ci-dessus, en proposant un générateur de gaz qui 25 permet de débiter dans un sac gonflable des gaz chauds ou tièdes pendant plusieurs secondes, ceci à l'aide de moyens mécaniques uniquement. Ainsi, selon un premier aspect, la présente invention concerne un générateur de gaz pour un dispositif de sécurité qui comprend : - une chambre de combustion renfermant un initiateur 30 pyrotechnique et une charge pyrotechnique dont la combustion est déclenchée par ledit initiateur, qui communique avec - une réserve de gaz sous pression, qui communique elle-même, avec - une chambre de diffusion, dans laquelle sont transférés les 35 gaz résultant de la combustion de ladite charge et ceux initialement

3 contenus dans la réserve avant leur évacuation vers l'extérieur par au moins un orifice prévu dans la paroi de cette chambre, l'entrée des gaz dans la chambre de diffusion se faisant par une paroi qui présente au moins un orifice de communication formant "tuyère", normalement obturé par un opercule, cette chambre de diffusion étant pourvue d'un piston normalement appliqué contre ladite paroi par un organe de rappel élastique pour obstruer ledit orifice, de sorte qu'il empêche le passage des gaz d'amont en aval, c'est à dire de la réserve de gaz vers la chambre de diffusion, caractérisé par le fait que : - ledit piston est percé d'au moins un canal qui autorise le passage des gaz d'amont en aval ; - ce générateur étant ainsi agencé qu'une montée en pression en amont de la tuyère provoque, à partir d'une première pression 15 prédéterminée P1, la rupture dudit opercule, puis, - dans un premier temps, au-delà d'une seconde pression P2, le décollement du piston de son siège à l'encontre de l'organe de rappel élastique, autorisant le passage des gaz d'amont en aval à la fois à travers ledit canal et entre le piston et son, et, 20 - dans un second temps, après descente en pression en deçà de ladite seconde pression P2, la réapplication du piston contre son siège sous l'action de l'organe de rappel élastique, de sorte que le passage des gaz d'amont en aval se fait alors uniquement à travers ledit canal. Ainsi, on passe successivement d'une grande section de 25 passage des gaz à une section beaucoup plus réduite. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives : - ledit organe de rappel élastique est un tampon déformable en élastomère, un ressort hélicoïdal ou une ou plusieurs rondelles Belleville ; - l'extrémité proximale dudit piston a une forme tronconique et vient s'appuyer contre un siège de forme complémentaire, qui borde ledit orifice de la tuyère ; - ledit canal présente, relativement à l'axe longitudinal de la chambre de diffusion, une orientation généralement transversale ; - il comprend au moins deux canaux ; 30 35 4 - ledit piston a la forme d'un disque dont le diamètre est supérieur audit orifice de la tuyère, de sorte qu'en position d'obturation de cet orifice, il est plaqué contre une face de la tuyère ; - ledit canal s'étend selon l'axe de révolution du piston en 5 forme de disque ; - ledit piston en forme de disque présente un pourtour crénelé ; Enfin la présente invention est relative à un dispositif de sécurité automobile tel qu'un déclencheur de coussin de sécurité de type 10 "rideau" qui est équipé d'un générateur selon l'une des caractéristiques précédentes. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de certains modes de réalisation spécifiques. 15 Cette description sera faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un générateur conforme à l'invention. - les figures 2 et 3 sont des vues agrandies de la chambre de 20 diffusion du générateur de la figure 1, le piston qui l'équipe étant dans deux positions de travail différentes. - les figures 4 et 5 sont également des vues de détails d'une variante de réalisation de la chambre de diffusion, celle-ci étant pourvue d'une rondelle Belleville. 25 - les figures 6 et 7 sont des vues éclatées des principales pièces qui équipent la chambre de diffusion, selon le mode de réalisation des figures 4 et 5 d'une part et d'un autre mode de réalisation, d'autre part. Le générateur de gaz représenté à la figure 1 est un générateur hybride. Il comporte essentiellement, disposées dans le 30 prolongement l'une de l'autre, selon un axe longitudinal X-X', une chambre de combustion C, une réserve de gaz sous pression R et une chambre de diffusion D. La réserve R est donc encadrée par les chambres C et D. Ce générateur est généralement constitué d'une enceinte formée d'un corps cylindrique creux métallique 1 d'axe X-X', qui présente 35 des orifices d'évacuation des gaz 130, orientés radialement, et situés dans la paroi de la chambre de diffusion (ou de tranquillisation) D. Les extrémités opposées de ce générateur sont fermées par des parois d'obturation serties 20 et 131. L'extrémité de la paroi 10 du générateur, qui est située du côté de la chambre de combustion C est ouverte et reçoit, par emmanchement, 5 une pièce de montage 11 dont une partie d'extrémité 110 est conformée en bulbe ou ogive, orientée axialement. Dans cette pièce est engagée et sertie la paroi 20 évoquée plus haut. Un initiateur 2 est monté dans la paroi 20 précitée et son capuchon est engagé axialement dans le bulbe de ladite pièce 11.

Cette extrémité est amincie localement et est entourée d'un ressort hélicoïdal 4 qui tend à repousser constamment un chargement pyrotechnique 3 contre une grille 12 en forme de cuvette, laquelle est bloquée axialement par une restriction de section de paroi 10. Ainsi, le chargement pyrotechnique est toujours calé et 15 maintenu contre la grille 12. Ce chargement est par exemple constitué d'un bloc de propergol. Dans une forme de réalisation non représentée, ce chargement pourrait être constitué de pastilles. Bien que cela ne soit pas visible sur la figure 1, un opercule 20 peut être fixé contre la grille 12, sur sa face opposée à la chambre de combustion C. Ainsi que cela est bien connu, cet opercule est choisi de manière à céder dès lors qu'une pression de gaz prédéterminée, appelée P0, est atteinte dans la chambre de combustion C. 25 En aval de la chambre de combustion s'étend la réserve de gaz sous pression R. Ce gaz G consiste par exemple en un mélange de gaz inertes tel qu'un mélange argon - hélium. Il est stocké dans la réserve à une pression, par exemple de l'ordre de 500 bars. 30 Cette réserve R est, comme montré à la figure 1, préalablement remplie par un orifice 100 lequel est ensuite bouché par un obturateur adapté 101. Dans le prolongement de la réserve R, c'est-à-dire vers la droite lorsque l'on considère la figure 1, s'étend la chambre de diffusion D. 35 Celle-ci est délimitée par une paroi cylindrique 13, qui est dans le prolongement de la paroi 10 et qui est fermée par une cloison sertie 131.

6 Comme indiqué plus haut, cette chambre comporte des ouvertures radiales 130 d'évacuation des gaz qu'elle est destinée à recevoir, et qui ont pour fonction de gonfler le coussin auquel un tel générateur est connecté.

En regard des ouvertures 130 est disposée une matière filtrante 7 qui a pour fonction de refroidir les gaz et de retenir toutes les particules métalliques ou autres qui viendraient à s'échapper du générateur et qui endommageraient le coussin de sécurité. La chambre de diffusion D est séparée de la réserve de gaz par une cloison ou paroi 14 qui présente un orifice 140 de communication formant tuyère. Dans l'exemple montré ici, cet orifice 140 est orienté axialement. Dans l'exemple des figures 1 à 3, l'orifice 140 est, du côté de la chambre D, bordée par une surface 142 orientée généralement transversalement, qui constitue un siège d'appui pour un piston décrit ci- après. En période de non utilisation, cet orifice est normalement obturé par un opercule 141, disposé du côté de la réserve de gaz R et qui est prévu pour céder lorsqu'une pression P1, supérieure à la pression du gaz à l'intérieur de la réserve R, est atteinte.

Dans la chambre de diffusion est contenue une paroi transversale ajourée 8 qui comporte au moins une ouverture traversante 81 disposée ici parallèlement à l'axe X-X'. Sa face dirigée vers la paroi 14 est conformée en cuvette 80. Dans cette cuvette sont emmanchés plusieurs éléments 25 cylindriques formant ensemble un organe de rappel élastique 6 pour un piston 5. Ce piston, par exemple en métal, présente une extrémité libre proximale (ou nez) conformée en tronc de cône qui a une forme complémentaire de celle de la surface 142. 30 La face distale ou arrière du piston est également conformée en cuvette 53 pour retenir l'organe de rappel 6 précité. Dans l'exemple illustré ici, l'organe 6 est un agencement de tampons élastiques, par exemple en caoutchouc synthétique. Dans d'autres modes de réalisation, il pourrait s'agir d'un 35 ressort hélicoïdal.

7 On notera que le "nez" du piston 5 présente une cavité 52 dans le fond de laquelle naissent deux canaux 50 qui débouchent sur ses flancs du piston, à l'intérieur de la chambre de diffusion D. Le fonctionnement d'un tel générateur est le suivant : Avant tout déclenchement du générateur, les éléments qui le constituent occupent la position illustrée à la figure 1, ce qui signifie que les deux opercules ferment respectivement la chambre C et la réserve R, et que la masse 6 tend naturellement à pousser le piston contre la cloison 14, de manière à en obturer l'orifice 140.

Ainsi, le piston est en appui ferme contre son siège, constitué par la surface 142 précitée. En fonctionnement, un courant de mise à feu est transmis à l'initiateur 2 par les broches dont il est pourvu et cet allumage provoque l'initiation de la charge contenue à l'intérieur de son capuchon.

Par suite d'une augmentation de pression dans celui-ci, il s'ouvre et/ou se fragmente, ce qui autorise la sortie de particules chaudes et de gaz chauds vers l'extérieur, c'est-à-dire dans la chambre C. Ceci provoque l'allumage du chargement pyrotechnique. Les gaz résultant de cette combustion vont faire augmenter la 20 pression à l'intérieur de la chambre C. Au-delà d'un certain niveau de pression P0, l'opercule qui équipe la grille 12 est rompu et les gaz sous pression s'engagent dans la réserve R de gaz G, comme le montre les flèches F de la figure 1. Dans cette réserve, la pression de gaz augmente pour 25 atteindre une pression prédéterminée P1, suffisante pour provoquer la rupture de l'opercule 141 qui équipe l'entrée de la chambre de diffusion D. Quand la pression atteint une seconde valeur P2, alors le piston 5 "décolle" de son siège, comprimant ainsi axialement la masse 6. On assiste ainsi à un déplacement axial du piston de sorte 30 qu'il s'écarte de son siège. Il existe alors un jeu j (visible à la figure 3) qui est mis à profit pour évacuer les gaz vers la chambre D et vers l'extérieur via les orifices 130. Bien entendu, une infime partie des gaz emprunte les canaux 50. 35 Ce flux, de débit important, est mis à profit pour évacuer suffisamment de gaz pour permettre un gonflage correct du coussin de

8 sécurité au bout de 20 à 40 ms. Pendant cette phase, la charge pyrotechnique brûle et on vidange, par les orifices 130, un mélange de gaz pyrotechnique et de gaz comprimé. Lorsque les gaz G en amont de la tuyère 14 voient leur pression baisser en-deçà de P2, l'organe de rappel élastique 6 peut reprendre progressivement sa position initiale, ce qui ramène le piston 5 contre son siège. Lors de cette phase, les gaz présents dans la réserve peuvent néanmoins s'écouler par les petits canaux 50.

De cette manière, on délivre une faible quantité de gaz sur un temps relativement long, ce qui permet de maintenir la pression dans le sac pendant un temps suffisant pour protéger efficacement les occupants d'un véhicule lors de tonneaux. Durant cette phase, on s'occupe simplement de vidanger, à petit débit, un mélange de gaz pyrotechnique et de gaz comprimé. La section de passage des gaz à travers les canaux 50 est à dimensionner en fonction du temps pendant lequel on veut maintenir le niveau de pression dans le sac. L'avantage d'une telle structure c'est que le gonflage initial du 20 coussin se fait en mettant en oeuvre une technique connue et largement éprouvée. Le mode de réalisation des figures 4 à 6 présente sensiblement la même structure que celle qui vient d'être décrite. Toutefois, le piston présente ici la forme d'un disque 5', avec un canal axial 50' et une 25 périphérie formant une succession de créneaux 51'. Ce piston 5' tend à être accolé contre la tuyère 14 par une rondelle Belleville 6' logée dans une pièce de maintien 9 appliquée contre une paroi 8 pourvue d'une large ouverture axiale 81. C'est la situation de la figure 5. 30 Quand la pression dans la réserve R est suffisante pour ouvrir l'opercule 141, le flux de gaz F s'engouffre dans la tuyère 14, repousse le piston 5 à l'encontre de la rondelle Belleville, de sorte que les gaz peuvent s'acheminer vers la chambre de diffusion D via la périphérie du piston 5' et le canal 50'.

9 Dès lors que la pression baisse, le piston 5' est à nouveau collé contre son siège, de sorte que les gaz ne peuvent traverser le piston que par le canal 50'. Enfin, le mode de réalisation de la figure 7 ne se différencie du précédent que par la forme de la pièce 9. Cette dernière présente quatre zones de support de la rondelle 6', tandis que dans le mode précédent de réalisation, on a affaire à six zones.10

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Générateur de gaz pour un dispositif de sécurité pour véhicule automobile, qui comprend : - une chambre de combustion (C) renfermant un initiateur pyrotechnique (2) et une charge pyrotechnique (3) dont la combustion est 5 déclenchée par ledit initiateur (2), qui communique avec - une réserve (R) de gaz sous pression, qui communique elle-même, avec - une chambre de diffusion (D), dans laquelle sont transférés les gaz (G) résultant de la combustion de ladite charge (3) et ceux 10 initialement contenus dans la réserve (R) avant leur évacuation vers l'extérieur par au moins un orifice (130) prévu dans la paroi de cette chambre (D), l'entrée des gaz (G) dans la chambre de diffusion (D) se faisant par une paroi (14), qui présente au moins un orifice (140) de 15 communication formant "tuyère", normalement obturé par un opercule (141), cette chambre de diffusion (D) étant pourvue d'un piston (5, 5') normalement appliqué contre ladite paroi (14) par un organe de rappel élastique (6) pour obstruer ledit orifice (140), de sorte qu'il empêche le passage des gaz (G) d'amont en aval, c'est à dire de la réserve (R) vers la 20 chambre de diffusion (D), caractérisé par le fait que : - ledit piston (5, 5') est percé d'au moins un canal (50, 50') qui autorise le passage des gaz (G) d'amont en aval ; - ce générateur étant ainsi agencé qu'une montée en 25 pression en amont de la tuyère (14) provoque, à partir d'une première pression prédéterminée P1, la rupture dudit opercule (141), puis, - dans un premier temps, au-delà d'une seconde pression P2, le décollement du piston (5, 5') de son siège à l'encontre de l'organe de rappel élastique (6), autorisant le passage des gaz (G) d'amont en aval à la 30 fois à travers ledit canal (50, 50') et entre le piston (5, 5') et son siège, et, - dans un second temps, après descente en pression en deçà de la seconde pression P2, la réapplication du piston (5, 5') contre son siège sous l'action de l'organe de rappel élastique (6), de sorte que le Il passage des gaz (G) d'amont en aval se fait alors uniquement à travers ledit canal (50, 50').
2. 2. Générateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit organe de rappel élastique (6) est un tampon déformable en élastomère, un ressort hélicoïdal ou une ou plusieurs rondelles Belleville.
3. 3. Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'extrémité proximale dudit piston (5) a une forme tronconique et vient s'appuyer contre un siège de forme complémentaire, qui borde ledit orifice (140) de la tuyère.
4. 4. Générateur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit canal (50) présente, relativement à l'axe longitudinal de la chambre de diffusion (D), une orientation généralement transversale.
5. 5. Générateur selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux canaux (50).
6. 6. Générateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ledit piston (5') a la forme d'un disque dont le diamètre est supérieur audit orifice (140) de la tuyère (14), de sorte qu'en position d'obturation de cet orifice, il est plaqué contre une face de la tuyère (14).
7. 7. Générateur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit canal (50') s'étend selon l'axe de révolution du piston en forme de disque (5').
8. 8. Générateur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que ledit piston (5') en forme de disque présente un pourtour crénelé.
9. 9. Dispositif de sécurité automobile, tel qu'un déclencheur de coussin de sécurité de type "rideau", équipé d'un générateur selon l'une des revendications précédentes. 25