Brevet FR2086378A1 — publié le 19711231

La présente invention se rapporte à un mécanisme détecteur et déclencheur, en particulier, à un mécanisme détecteur et déclencheur destiné à être utilisé dans une installation de protection des passagers à ballons gonflables pour véhicule automobile, mécanisme dans lequel des forces d'accélération linéaires d'une valeur prédéterminée sont nécessaires pour déplacer un élément d'inertie de masse prédéterminée sur une distance prédéterminée le long d'un guide et pour libérer par ce mouvement un organe opérateur chargé par un ressort et normalement maintenu dans une position donnée le long du guide par plusieurs billes, dont chacune est retenue sans serrage dans une fenêtre du guide et maintenue en contact avec une surface de l'élément d'inertie et emprisonnée entre cette surface et une surface profilée de l'organe opérateur- On utilise déjà dans la technique antérieure des mécanismes détecteurs et déclencheurs de ce type, par exemple dans les munitions pour armes d'artillerie, pour que les munitions puissent être manipulées sans danger avant d'être tirées par l'arme à laquelle elles sont destinées mais de façon qu'elles explosent en rencontrant la cible. Un mécanisme détecteur et déclencheur propre à être utilisé comme détecteur et déclencheur pour une installation de protection à ballons gonflables ne doit pas entrer en action tant que le véhicule automobile dans lequel il est monté n'a pas subi une collision d'une importance suffisante pour nécessiter la mise en action de 1'installation de protection. Les mécanismes détecteurs et déclencheurs utilisés dans les munitions pour armes d'artillerie souffrent de l'inconvénient d'être insuffisamment sensibles pour pouvoir faire la différence, lorsqu'ils sont utilisés comme mécanismes détecteurs et déclencheur pour installations de protection par ballons gonflables montés dans les véhicules automobiles, entre les forces d'accélération linéaires engendrées par les véhicules au moment où ils subissent une grave collision, et les forces d'accélération linéaires engendrées par les variations de mouvement que ces véhicules subissent pendant leur roulement normal, en particulier, lorsque^ ces véhicules sont conduits à grande vitesse sur des revêtements imparfaits. Pour résoudre ce problème, le mécanisme suivant l'invention est caractérisé en ce qu'un ressort de compression d'une force de compression prédéterminée maintient l'élément d'inertie sur un organe de guidage tubulaire, dans une position telle qu'une surface cylindrique interne de cet élément d'inertie recouvre les billes, Il 145b2 2. 2086378 soit en contact avec ces dernières et les retienne à la fois en position dans les fenêtres correspondantes du guide, et en contact avec un épaulement à peu près conique de l'organe opérateur, le ressort empêchant l'élément d'inertie de se déplacer le long de l'organe de guidage sur une distance suffisante pour libérer les billes du contact de la surface cylindrique interne tant que cet élément d'inertie n'a pas subi une force d'accélération linéaire d'une valeur prédéterminée le long de l'axe longitudinal de l'élément de guidage, dans le sens qui produit la compression du ressort. Le mécanisme détecteur et déclencheur suivant l'invention est un détecteur bi-directionnel caractérisé en ce que l'élément d'inertie est retenu dans une position d'équilibre sur son élément de guidage, par un deuxième ressort de compression possédant une force de compression prédéterminée, qui est agencé pour s'opposer au déplacement de l'élément d'inertie le long de l'organe de guidage, dans le sens qui l'éloigné du premier ressort de compression tant que l'élément d'inertie n'a pas subi une force d'accélération linéaire d'une valeur prédéterminée le long de l'axe longitudinal de l'organe de guidage et dans ce même sens, et en ce que l'élément d'inertie présente une gorge annulaire intérieure adjacente à l'extrémité de ladite surface cylindrique interne de cet élément, les dimensions de la gorge annulaire étant telles que cette gorge puisse recevoir librement les billes. L'utilisation d'un tel mécanisme détecteur et déclencheur bi-directionnel dans une installation de protection à ballons gonflables pour véhicule automobile garantit la mise en action de l'installation de protection dans les collisions graves qui se produisent aussi bien par l'avant Que par l'arrière du véhicule. L'élément d'inertie est avantageusement retenu dans le volume intérieur délimité par les deux ressorts de compression par deux portée de ressort annulaires, dont chacune présente une collerette annulaire en contact avec l'élément d'inertie et une deuxième collerette annulaire sur laquelle est appuyée une extrémité du ressort de compression correspondant comparativement à l'utilisation de portées planes. Cet agencement assure à l'élément d'inertie une meilleure protection contre les objets extérieurs qui risqueraient de gêner le déplacement de l'élément d'inertie le long du guide, et il réduit la longueur totale du mécanisme. Pour faire en sorte que l'élément d'inertie ne soit affecté que par des for- 71 14532 3. 2086378 ces d'accélération linéaires qui agissent dans un seul sens à la fois, le mécanisme comporte une bague annulaire fixe, qui entoure l'élément d'inertie et qui sert de butée de ressort, la deuxième collerette annulaire de chacune des portées de ressort étant en 5 contact avec cette butée lorsque l'élément d'inertie occupe sa position d'équilibre. Dans la forme préférée de l'invention, le mécanisme détecteur et déclencheur est capable de détecter à la fois des forces d'accélération et des durées dans les deux sens d'une direction 10 contenue dans un plan horizontal. Ce mécanisme comprend un organe opérateur qui est immobilisé à l'intérieur d'un guide de forme allongée par plusieurs billes qui sont retenues axialement par des fenêtres du guide et qui sont appuyées à la fois sur un épaulement de l'organe opérateur et sur une surface annulaire interne d'une 15 masselotte d'inertie qui entoure le guide et qui peut se déplacer suivant l'axe de ce dernier. Les distances comprises entre le plan tangentiel de contact des billes et les plans qui contiennent les deux extrémités de la surface annulaire peuvent être appelées les distances d'intégration du détecteur et, pour que l'organe opéra-20 teur puisse refouler les billes à l'extérieur des fenêtres du guide de manière à être libéré, la masselotte doit auparavant se déplacer dans une direction axiale sur la distance d'intégration correspondante. Le déplacement de la masselotte dans l'un ou l'autre sens de la direction axiale du mécanisme est contrarié par une for-25 ce élastique engendrée par un ressort et présentant une valeur de seuil prédéterminée qui doit être surmontée avant que la masselotte puisse se déplacer dans le sens axial considéré. Si la force d'accélération devient supérieure à ce seuil mais si elle n'atteint pas une certaine valeur prédéterminée dans un temps prédéterminé, 30 la masselotte ne peut pas décrire la distance d'intégration correspondante pour libérer les billes. Il n'est pas nécessaire que les valeurs prédéterminées de la force d'accélération et du temps soient les mêmes dans les deux sens. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa-35 raîtront au cours de la description. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples : la Fig. 1 est une vue du mécanisme détecteur et déclencheur suivant l'invention dans sa position normale de repos ; la Fig. 2 est une vue de ce mécanisme dans sa position acti- 40 ve. 71 14582 2086378 Ainsi qu'on l'a représenté sur la Fig. 1 des dessins, le mécanisme détecteur et déclencheur comprend un support ou boîtier cylindrique extérieur 10 qui comporte une paroi terminale 12, d'une seule pièce avec le boîtier et percée d'un trou, et une collerette 5 14 diricrée vers l'extérieur. Un élément annulaire à collerette 16 traverse le trou central de la paroi 12 pour émerger à l'extérieur et sa collerette est fixée à la paroi 12, par exemple par soudage. Un fond 18 de fermeture du boîtier, qui est fixé en 20 à la collerette 14 comporte une nervure annulaire continue 22, qui est 20 dirigée vers l'intérieur et qui délimite dans ce fond une cavité 24 centrée sur le même axe que le trou de l'élément 16. Le fond 18 peut être éventuellement fixé à la collerette 14 par une liaison séparable, par exemple par un assemblage à baïonnette. Un guide tubulaire 26, de section circulaire, comporte une ^5 paroi d'extrémité 28 rabattue en collerette, qui est logée dans la cavité 24, tandis que l'autre paroi4d'extrémité 30, également rabattue en collerette, et logée dans la cavité de l'élément 16, et appuyée sur une nervure annulaire intérieure 32 de cet élément 16, qui est d'une seule pièce avec cet élément. Un organe opérateur 34, 20 gui est constitué par un percuteur, dans la forme représentée, est montée coulissant dans le guide 26. Une extrémité de l'organe opérateur comporte un prolongement cylindrique 36, de diamètre réduit. Un ressort de compression hélicoïdal 38 est interposé entre la paroi terminale ou collerette 28 du guide 26 et ladite extrémité de 25 l'organe opérateur, pour exercer constamment sur cet organe une force élastique et tendre à la repousser vers la gauche, vu sur les Fig. 1 et 2. L'organe opérateur comprend en outre une surface conique 40, qui se rétrécit radialement vers l'intérieur, qu'on peut également qualifier d'annulaire, et qui se raccorde à un proloncre-30 ment cylindrique présentant une surface annulaire axiale 42. Une pointe de percuteur 44 forme une saillie axiale sur le prolongement 42 et constitue le percuteur proprement dit. Lorsque l'organe opérateur 34 est libéré, de la façon qui sera décrite plus bas, le ressort 38 refoule le percuteur vers la 35 gauche, pour le faire passer de la position représentée sur la Fig. 1 à la position représentée sur la Fig. 2. Dans cette position, la pointe 44 frappe un détonateur 46 contenu dans l'élément 16, pour faire exploser ou mettre à feu ce détonateur. La mise à feu du détonateur peut allumer d'autres moyens tels que, par exemple, un 40 cordon "pyrocord", ou briser un joint, par exemple un diaphragme, 71 14532 5 » 2Q86378 pour donner tel ou tal autre résultat. Le détonateur 46 est maintenu appliqué contre la nervure intérieure 30 du guide 26 par un bouchon 48 comme dans les constructions classiques. Une masselotte d'inertie 50 entoure le guide 26. Cette mas-5 selotte comprend une surface annulaire intérieure 52, délimitant une cavité et qui est légèrement espacée de la surface externe du guide 6 et elle comprend en outre, une nervure annulaire 54, en saillie radiale vers l'intérieur, qui s'appuie sur la surface externe du guide pour guider à coulissement l'extrémité de la masse-20 lotte d'inertie dans le mouvement axial que cette masselotte décrit sur le guide. La masselotte d'inertie comprend de plus une gorge annulaire intérieure 56, présentant en section une forme générale rectangulaire, qui débouche dans la cavité 52 et elle présente de plus une surface annulaire intérieure 58 située à une dis 25 tance prédéterminée de la surface externe du guide. Cette surface 58 est limitée par deux surfaces d'extrémités à peu près radiales, dont l'une est la surface radiale de gauche 57 de la gorge 56 tandis que l'autre est la surface d'extrémité de gauche de la masselotte . 20 Le guide 26 présente dans sa paroi, plusieurs, fenêtres cir culaires 60, de préférence trois, régulièrement réparties sur une circonférence. Une bille 62, qui est logée sans jeu dans chaque fe nêtre est en contact, d'une part avec la surface 58, d'autre part à la fois avec 1'épaulement 40 et avec la surface 42 de l'organe 25 opérateur 34. Les billes 62 sont ainsi immobilisées en déplacement radial par les surfaces 58 et 42 et le contact entre les billes et 1'épaulement 40 verrouille l'organe opérateur 34 dans sa position représentée sur la Fig. 1, en dépit de la sollicitation du ressort 38. Les billes ont encore pour fonction de fournir un appui coulis 30 sant à la deuxième extrémité de la masselotte d'inertie 50 sur le guide 26. Ainsi qu'on le décrira plus bas en détail, l'organe opérateur 34 est normalement maintenu et immobilisé dans cette position tant que la masselotte d'inertie 50 ne s'est pas déplacée axialement dans un sens ou dans l'autre par rapport au guide 26, -^5 d'une distance suffisante pour que la surface 58 ne soit plus en face des billes et que 1'épaulement 40 puisse refouler les billes par son profil à effet de came à l'extérieur des fenêtres 60. La conicité de 1'épaulement 40 contribue à cet effet de came. La masselotte 50 est normalement maintenue dans sa position 40 représentée sur la Fig. 1 par des butées respectivement portées 71 14582 6. 2086378 par la masselotte d'inertie et par le boîtier 10 et par des ressorts de compression hélicoïdaux opposés ainsi qu'on va le décrire. Le boîtier 10 comprend une nervure annulaire 64, d'une seule pièce avec sa paroi, en saillie vers l'extérieur et qui reçoit et fixe 5 une bague annulaire intérieure continue 66. Suivant une variante, la bague 66 peut être fendue. La nervure 64 est située à peu près à mi-distance entre la paroi 12 et la collerette 14 du boîtier. Deux portées de ressort annulaires analogues 68 et 70 entourent l'élément d'inertie 50 et chacune de ces portées comprend une col-10 lerette annulaire 72, rabattue radialement vers l'intérieur et une collerette annulaire rabattue 74, dirigée à peu près vers l'extérieur. Les portées de ressorts 68 et 7 0 sont légèrement évasées ou coniques afin de réduire au minimum la surface de contact entre elles-mêmes et la masselotte d'inertie, ainsi qu'on le décrira 15 plus bas. Les ressorts hélicoïdaux 76 et 78 sont appuyés respectivement sur les portées 68 et 70. Le ressort 7 6 s'appuie sur la paroi 12 et sur la collerette 74 de la portée 68 pour maintenir cette collerette 74 appuyée sur la bague 66, sur le côté qui est à l'opposé de la collerette analogue de la portée 70. La collerette 72 20 de la portée 68 est appuyée sur la surface radiale terminale de gauche 59 de la masselotte, pour fixer la position de cette masselotte et empêcher cette dernière de se déplacer axialeme.nt vers la gauche, (Fig. l et 2). Le ressort 78 est appuyé sur la nervure 22 du fond 18 et sur kla collerette 74 de la portée 70 pour maintenir 25 ainsi cette collerette appuyée sur la bague 66. La collerette 72 de la portée 70 est appuyée contre une surface radiale 80 de la masselotte 50 pour immobiliser cette masselotte en l'empêchant de se déplacer axialement vers la droite, (Fig. 1 et 2). La masselotte d'inertie est donc normalement située, comme représenté sur la Fig. 30 1, dans une position telle que les billes 62 soient situées à peu près à mi-distance entre les surfaces radiales et terminales 57 et 59 qui limitent la surface 58. Le mécanisme détecteur et déclencheur suivant l'invention est particulièrement utile dans une installation de protection à bal-35 Ions gonflables. Cette installation peut comprendre un réservoir fermé qui contient un fluide sous pression, par exemple de l'air, de l'azote ou de l'anhydride carbonique, ou bien à la fois un volume de fluide et une charge de poudre explosive. Normalement, ce réservoir est fermé par un opercule qui s'ouvre par ruature et il 40 est relié à un collecteur qui le fait communiquer avec un ballon 71 14532 7. 2086378 gonflable. Le détecteur suivant l'invention capte les forces d'accélération qui s'exercent dans les deux sens suivant son axe et lorsqu'il détecte une force d'accélération prédéterminée, il libère l'organe opérateur 34, pour provoquer la rupture du diaphragme ou de l'opercule, directement ou par explosion, et libérer le fluide sous pression. Suivant une variante, l'organe opérateur 34 peut mettre à feu, électriquement ou par explosion, la charge de poudre explosive contenue dans le réservoir, de manière que l'accroissement de volume et de pression du mélange composé de cette charge mise à feu et du fluide sous pression brise l'opercule du réservoir et gonfle le ballon. Sur la Fig. 1, on peut voir que la masselotte d'inertie 50 peut se déplacer d'une distance prédéterminée dans les deux sens de la direction axiale sans libérer les billes 62. Cette distance est déterminée par la distance axiale qui sépare le plan radial contenant les points de tangence des billes 62 et le plan qui contient la surface 57 ou celui qui contient la surface 59. Cette distance peut être appelée distance d'intégration. Les ressorts 76 et 78 peuvent être qualifiés de ressorts à seuil. Chaque ressort exerce sur sa portée respective, 68 ou 70 une force telle que l'impulsion d'accélération doive atteindre 2 à 3 fois l'accélération de la pesanteur avant que la masselotte puisse commencer à se déplacer axialement à 1'encontre de la force de sollicitation du ressort à seuil correspondant. La masse de la masselotte d'inertie 50, les distances d'intégration, et la force des ressorts à seuil, peuvent être calculées de manière que les billes 62 ne soient pas libérées tant qu'une force d'accélération prédéterminée ne s'est pas exercée pendant un temps prédéterminé dans l'un ou l'autre des deux sens de la direction axiale. Dans la forme particulière de réalisation représentée, la masselotte 50 doit recevoir une force d'accélération qui produit une accélération à peu près égale à 8 fois l'accélération de la pesanteur pendant 10 millisecondes avant que la masselotte d'inertie ne se déplace dans un sens ou dans l'autre de la direction axiale sur la distance d'intégration et ne libère les billes 62 pour permettre ainsi au ressort 38 de repousser l'organe opérateur 34 vers la gauche (Fig. 1 et 2). Bien que les distances d'intégration soient égales entre elles dans la forme de réalisation représentée, le détecteur peut en variante, être réalisé de manière à nécessiter une plus grande 71 14582 8. 2086378 force d'accélération dans un sens ou dans le sens opposé ou bien une force d'accélération de plus longue ou de plus courte durée dans un sens ou dans l'autre, avant que les billes 62 soient libérées pour libérer à leur tour l'organe opérateur 34. De même, les 5 ressorts 76 et 78 peuvent être choisis de manière que les forces appliquées par ces ressorts soient égales ou différentes, suivant le besoin. On donnera ci-après une brève description du fonctionnement du mécanisme détecteur et déclencheur, en regard des dessins. 10 On supposera que la masselotte d'inertie 50 reçoit une im pulsion d'accélération égale à 8 fois l'accélération de la pesanteur, pendant 10 millisecondes, vers la gauche sur le dessin ; la masselotte 50 se déplace alors suivant l'axe du guide 26 dans ce sens, pour passer de sa position représentée sur la Fig. 1 à sa po-15 sition représentée sur la Fig. 2. Pendant ce mouvement, la nervure 54 de la masselotte et les billes 62 servent d'appui à la masselotte sur le guide. Dès que la masselotte 50 a parcouru la distance d'intégration comprise entre le plan qui comprend les points de tangence des billes 62 et le plan contenant la surface 57, l'épau-20 lement 40 de l'organe opérateur 34 refoule les billes 62 vers l'extérieur, le long de la surface 57 et à l'intérieur de la gorge 56, comme on peut le voir sur la Fig. 2, sous l'action du ressort 38, pour libérer l'organe opérateur 34. Si l'impulsion est dirigée vers la droite, et pendant le même temps la masselotte 50 se dépla-25 ce naturellement dans ce sens, en parcourant le distance d'intégration comprise entre le plan qui contient les points de tangence des billes 62 et le plan qui contient la surface 59, de sorte que 1'épaulement 40 peut ici encore refouler les billes 62 vers l'extérieur mais cette fois le long de la surface 59. 30 si les forces d'accélérations sont inférieures à la valeur prédéterminée mais supérieures au seuil de force de l'un ou l'autre des ressorts 7 6 et 78, et si la durée des impulsions est inférieure à la valeur prédéterminée, la masselotte 50 se déplace naturellement axialement par rapport aux billes 62, mais ces billes 35 ne sont pas libérées parce que la surface 58 reste maintenue en contact avec elles. Lorsque ces forces d'accélération disparaissent ou tombent au-dessous de la force-seuil du ressort opposé, ce ressort ramène la masselotte 50 à sa position représentée sur la Fig. 1. Naturellement, le ressort opposé surmonte la résistance de frot-40 tement que les billes exercent sur la surface 58 de la masselotte 71 14582 9. 2086378 50. On remarquera également en se reportant aux Fig. 1 et 2 que la force d'accélération appliquée à l'élément d'inertie 50 a seulement à surmonter la force opposée de l'un des ressorts 76 ou 78, 5 puisque la masselotte se dégage du contact de la portée de l'autre ressort. De cette façon, si l'impulsion est orientée vers la gauche, comme on l'a représenté sur la Fig. 2, la surface 80 de la masselotte se dégage du contact avec la collerette 72 de la portée 70 dès que la masselotte se déplace à 1'encontre de la sollicita-10 tion antagoniste du ressort 76. Naturellement, le ressort 78 ne peut exercer aucune force sur la masselotte 50 pour la déplacer vers la gauche ou vers la droite sur les dessins. Il va de soi que, si la force de l'impulsion est dirigée vers la droite, les mouvements se produisent à l'inverse. 15 La surface 80 forme l'un des flancs d'une gorge annulaire cir- conférentielle 82 creusée dans la masselotte 50 et cette gorge peut recevoir une goupille de sûreté, représentée schématiquement en 84, qui est engagée de bas en haut à travers un trou de la ferrure 86 de montage du mécanisme détecteur et déclencheur, pour immobiliser 20 ce mécanisme en cas de besoin. L'invention a donc pour objet un mécanisme détecteur et déclencheur bi-directionnel particulièrement apte à être utilisé dans une installation de protection des occupants des d'automobiles à coussin gonflable. 71 14582 2086378 REVENDICATIONS 1 - Mécanisme détecteur et déclencheur, notamment destiné à être utilisé dans une installation de protection des passagers à 5 ballons gonflables d'un véhicule automobile, dans lequel des forces d'accélération linéaires d'une valeur prédéterminée sont nécessaires pour déplacer un élément d'inertie de masse prédéterminée sur une distance" prédéterminée le long d'un guide et pour libérer par ce mouvement un organe opérateur chargé par un ressort et normale-10 ment maintenu dans une position donnée le long du guide par plusieurs billes, dont chacune est retenue sans serrage dans une fenêtre du guide et maintenue en contact avec une surface de l'élément d'inertie et retenue entre une surface de cet élément et une surface profilée de l'organe opérateur, ce mécanisme étant carac-15 térisé en ce qu'un ressort de compression (78) d'une force de compression prédéterminée maintient l'élément d'inertie (50) sur un organe de guidage tubulaire (26) dans une position telle qu'une surface cylindrique interne (58) de cet élément d'inertie recouvre les billes (62), soit en contact avec ces dernières et les retien-20 ne en position dans les fenêtres correspondantes (60) du guide (26) et en contact avec épaulement d'allure conique (40) de l'organe opérateur (34), le ressort (78) empêchant l'élément d'inertie (50) de se déplacer le long du guide (26) sur une distance suffisante pour libérer les billes (62) du contact de la surface cylindrique 25 interne (58) tant que cet élément d'inertie (50) n'a pas subi une force d'accélération linéaire d'une valeur prédéterminée le long de l'axe longitudinal du guide (26), dans le sens qui produit la compression du ressort (78). 2 - Mécanisme suivant la revendication 1, caractérisé en ce 30 que l'élément d'inertie (50) est retenu dans une position d'équilibre sur son élément de guidage (26), par un deuxième ressort de compression (76) possédant une force de compression prédéterminée, qui est agencé pour s'opposer au déplacement de l'élément d'inertie (500 le long de l'organe de guidage (26) dans le sens qui 35 l'éloigné du premier ressort de compression (78) tant que l'élément d'inertie (50) n'a pas subi une force d'accélération linéaire d'une valeur prédéterminée le long de l'axe longitudinal de l'organe de guidage et dans ce même sens, et en ce que l'élément d'inertie (50) présente une gorge annulaire intérieure (5fi) adjacente à l'extrémi-40 té de la surface cylindrique interne (58) les dimensions de la gor 71 14582 ii. 2086378 ge annulaire (56) étant telles que cette gorge puisse recevoir librement les billes (62). 3 - Mécanisme suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément d'inertie (50) est retenu dans le volume intérieur 5 délimité par les deux ressorts de compression (76, 78) par deux portées de ressort annulaires (68,70) , dont chacune présente une collerette annulaire (72) en contact avec l'élément d'inertie (50) et une deuxième collerette annulaire (74) sur laquelle est appuyée une extrémité du ressort de compression correspondant (76,78). 10 4 - Mécanisme suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une bague annulaire fixe (66), qui entoure l'élément d'inertie (50) et qui sert de butée de ressort, la collerette annulaire (74) de chacune des portées (68, 70) étant en contact avec cette butée lorsque l'élément d'inertie (50) occupe sa position 15 d'équilibre.