Brevet FR2119064A1 — publié le 19720804

La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux dispositifs de sécurité pour véhicules. Des sacs gonflables classiques pour protéger un occupant ont diverses formes, par exemple : 5 (a) Des sacs formés d'un matériau imperméable'vis-à-vis du fluide de gonflement, sacs dont le fonctionnement dépend de pièces de divers types qui sont conçues de telle façon qu'elles éclatent en raison d'une augmentation de la pression intérieure du sac lorsque l'occupant est projeté contre le sac. (b) D'autres sacs qui comportent plusieurs ouvertures et qui sont formés d'un 10 matériau, par exemple de polyéthylène, qui peut subir une déformation ou extension semi-permanente au moment de recevoir l'impact d'un occupant, de sorte que les ouvertures s'élargissent au moment de l'impact et maintiennent l'état élargi au moins assez longtemps pour assurer une protection dans un accident donné. 15 (c) D'autres sacs encore qui comportent plusieurs ouvertures, dont quelques-unes sont obturées par un occupant projeté contre le sac, augmentant la pression intérieure du sac à mesure que la pression exercée par l'occupant augmente. Tous les sacs gonflables classiques présentent toutefois des inconvénients. Quant au type (a) - Etant donné que le sac est en une (patière imperméa-20 ble au fluide, les pressions créées dans le sac avant que les pièces n'éclatent, tendent à faire rebondir l'occupant du sac, ce qui peut être dangereux et, en outre, le sac ne reste pas assez gonflé pour assurer une protection s'il se produit un impact secondaire. Quant au type (b) - Les ouvertures, lorsqu'elles se sont élargies au mo-25 ment de l'impact, ne se réduisent pas par rapport à la réduction de pression du fluide dans le sac. Ces sacs n'assurent donc pas de protection s'il se -produit un impact secondaire. Quant au type (c) - L'aire instantanée d'ouvertures ne varie pas de manière continue en fonction de la pression de fluide dans le sac, mais reste 30 ou pratiquement constante ou subit une dilatation soudaine limitée. Par conséquent, le débit de fluide à travers le sac n'est pas réglé de façon continue et le risque d'un rebond augmente plus l'occupant est gros et plus il recouvre des ouvertures quand il vient en contact avec le sac. En outre, des sacs gonflables classiques en une matière plastique ont 35 été proposés. Vu que de tels sacs risquent d'être gardés dans un état fixe plié pendant de longues périodes^ il est à croire que la résistance de ces sacs ait une tendance à s'affaiblir le long des plis, de sorte qu'ils peuvent éclater lors d'un gonflement subit ou bien prendre une forme fixe qui gêne leur bon fonctionnement. 40 Le but principal de la présente invention est de réaliser un dispositif 71 46441 2 2119064 de sécurité pour véhicules, qui comprend un sac d'impact formé au moins en partie d'un tissu extensible tissé perméable vis-à-vis du fluide de gonflement du sac, le sac ayant une porosité qui varie en fonction de la pression du fluide dans le sac. La présente invention permet donc au fluide de gonflement de 5 passer à travers le tissu en fonction des pressions exercées extérieurement sur le sac et de l'accumulation de pression interne, réduisant ainsi ou même éliminant les effets néfastes des forces élevées de crête et du rebond secondaire associés à de tels dispositifs de sécurité classiques. Un autre objet est de réaliser un sac gonflable pour la protection par 10 exemple d'un occupant d'un véhicule, dans le cas où un impact secondaire se produit. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-dessous à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de sécurité pour 15 véhicules, conforme à la présente invention; - les figures 2 et 3 sont des graphiques représentant les courbes du rapport force/temps des dispositifs 4? sécurité classiques comparés au dispositif de la présente invention; - la figure 4 est un graphique représentant des débits minimal, maximal 20 et préféré vis-à-vis de la perméabilité du tissu extensible, conforme à la présente invention. Dans le dessin, qui représente tin mode de réalisation préféré d® la présente invention, les mêmes références désignent les parties correspondantes dans toutes les vues différentes. Un dispositif de sécurité A comprend une 25 source d'alimentation en fluide B et un sac gonflable pour la protection d'un occupant ou un sac d'iaj&db" C. Le dispositif de sécurité A est monté sur un support adéquat-du châssis 10 d'un véhicule. Le choix de support dépend de l'emplacement du sac, par exemple on peut le monter sur le tableau de bord pour le passager dans le 30 siège avant, et peut-être en combinaison avec le volant pour le conducteur, et dans d'autres emplacements appropriés, eu égard aux dimensions et au type de véhicule dans lequel le sac doit être installé. Les moyens d'alimentation en fluide B comprennent de préférence une source de fluide 12 et une soupape de détection 13 qui est,actionnée par impact 35 lors dlun accident pour permettre au fluj.de de passer de la source 12 au sac G. On peut prévoir un diffuseur 14 pour répandre le fluide et le guider vers le sac C. La source de fluide 12 peut être un dispositif quelconque adéquat. Par exemple, on peut prévoir, comme source de fluide, un récipient chargé de gaz 40 comprimé sous très haute pression. Ou encore, on peut prévoir des dispositifs 71 46441 3 2119064 explosifs ou d'autres moyens pour assurer la génération instantanée de gaz dilatants pour gonfler ledit sac. La soupape de détection 13 peut être également un dispositif quelconque adéquat. Par exemple, on peut prévoir des dispositifs, soit électriques, soit 5 mécaniques, qui sont actionnés ordinairement par inertie lors d'un impact subi au moment d'un accident et ordinairement à une vitesse comprise entre 13 et 19 km/heure en ce qui concerne des voitures, et qui assurent le passage pratiquement instantané du fluide à partir de la source 12 vers le sac C au moment de l'impact. 10 Le diffuseur 14 peut également être un dispositif quelconque adéquat qui assure le dégagement instantané du fluide pour gonfler le sac C et peut servir aussi de moyen de fixation pour ledit sac C, formant ainsi un sac gonflable unitaire. Le tissu formant le sac d'impact possède la caractéristique de pouvoir 15 laisser passer un fluide; cette caractéristique est désignée ci-dessous sous le nom de perméabilité. La perméabilité désigne donc le volume de fluide qui passe par unité de surface et par unité de temps. Lorsqu'on parle de la caractéristique du sac entier qui laisse passer un fluide, on désigne cette caractéristique ci-dessous sous le nom de porosité. 20 La porosité désigne donc le rapport entre les ouvertures ou les orifices et la totalité de la surface du sac assemblé. Le sac d'impact C est constitué de préférence, au moins en partie, par un tissu extensible tissé qui est perméable vis-à-vis du fluide utilisé pour gonfler le sac. Vu que le dispositif de sécurité conforme à la présente inven-25 tion comprendra très probablement un sac C, fabriqué entièrement en un tissu extensible perméable vis-à-vis du fluide débité par la source de fluide 12, on a représenté cette forme sur le dessin. On comprendra, bien entendu, qu'il n'est pas obligatoire de fabriquer le sac C entièrement en tissu extensible, on peut utiliser par exemple un tel tissu seulement pour fabriquer certaines 30 parties du sac, le reste du sac étant en un tissu imperméable vis-à-vis du fluide provenant de la source de fluide 12. Dans ce cas, les parties du tissu extensible tissé qui sont perméables vis-à-vis du fluide, servent en quelque sorte de parties de tels sacs destinées à éclater ou à se déchirer, mais dans lesquelles le tissu perméable tissé ne se déchire pas mais assure le débit ré-35 glé du fluide du sac par rapport à la pression du fluide dans le sac. Selon la présente invention, le tissu extensible est du type dans lequel la chaîne, la trame ou les deux sont formées de brins extensibles. Les brins formant la chaîne ne sont pas obligatoirement du même denier que ceux de la trame, le denier spécifique dépendant probablement du type de véhicule où doit 40 être installé le sac. La forme de tissage peut être variée également. 71 46441 4 2119064 La présente invention vise donc un sac gonflable, pour la protection d'un occupant, fabriqué en un tissu extensible qui a une résistance adéquate à la traction et une porosité variable. En outre, pour éviter une augmentation de porosité au moins semi-permanente après un impact, le tissu extensible est 5 apte à reprendre presque instantanément au moins 70% de son état initial après s'être allongé dans des conditions normales de fonctionnement. Le tissu extensible conforme à l'invention est constitué de préférence d'une chaîne en nylon à haute ténacité et d'une trame en fibres de spandex revêtues de nylon, 10 Une fibre de spandex est définie comme une fibre synthétique en une ma tière formée d'un élastomère synthétique à longue chaîne constitué d'au moins 85% d'un polyuréthane segmenté. On a obtenu des résultats satisfaisants avec une fibre de spandex fabriquée par E.I. Du Pont de Nemours and Company (Inc.). Un tissu extensible adéquat est constitué d'une chaîne en nylon à haute 15 ténacité d'un titre compris entre 420 et 840 deniers et d'une trame en fibres de spandex (par exemple, du "Lycra") d'un titre compris entre 140 et 560 deniers, la trame étant revêtue de fils en nylon à haute ténacité d'un titre compris entre 210 et 420 deniers. Les fibres de spandex sont tissées de préférence sous un allongement compris entre 150% et 300%(bien au-dessous du point où elles 20 prennent une forme allongée permanente). La chaîne est constituée de préférence d'un compte de fils compris entre 14 et 28 au centimètre, dépendant du denier choisi, et la trame est constituée de préférence d'un compte de fils compris entre 8 et 16 fils au centimètre, dépendant également du denier choisi. Un tissu extensible adéquat est constitué par exemple d'une chaîne en 25 nylon à haute ténacité de 420 deniers, d'un compte de 28 fils au centimètre, et d'une trame en fibres de spandex de 560-deniers sous un allongement de 300%, revêtue de deux fils en nylon à haute ténacité de 210 deniers ayant 18 fils au centimètre. Un tel tissu extensible est apte à reprendre presque instantanément 85% à 95% de son état initial après s'être allongé au-dessous du point 30 où il garde une forme allongée permanente. On comprendra, bien entendu, que le tissu selon la présente invention n'est pas limité à l'exemple décrit ci-dessus. D'autres sont possibles pourvu qu'ils satisfassent aux paramètres de perméabilité variable mentionnés ci-dessus. On se réfère maintenant au graphique de la figure 2 et au tissu solide 35 qui est un tissu pratiquement imperméable comportant des pièces qui éclatent ou d'autres dispositifs qui, en se déchirant, laissent échapper du fluide du sac gonflable. Si on considère le point zéro comme étant le moment d'impact, le 2 sac est gonflé jusqu'à une pression d'environ 0,14kg/cm en 25 millisecondes 2 environ, la pression intérieure du sac s'élevant jusqu'à 0,7kg/cm environ 40 lorsqu'un occupant est projeté contre le sac. Ce genre de sac produit d'habi 71 46441 5 2119064 tude un rebond, lorsque le sac est dégonflé par suite de sa rupture^ rebond représenté par la deuxième crête du graphique, le sac en tissu solide se dégonflant complètement en un tençs compris entre 80 et 100 millisecondes. En comparaison et en se référant encore à la figure 2, le tissu extensi-5 ble tissé est gonflé également en 25 millisecondes environ, en s'étendant sous la pression engendrée par l'impact d'un occupant, en permettant un débit de fluide plus grand ou plus petit, dépendant de l'importance de l'impact local produit par un occupant et en éliminant les effets néfastes de forces élevées de crête et de rebond secondaire associés aux sacs en tissu solide. Les carac-10 téristiques auto-réglables d'une telle porosité variable présentent des forces de crête dans des limites acceptables. Comme on l'a décrit, les sacs gonflables en tissu extensible, conformes à la présente invention, peuvent se dégonfler également presque instantanément, après un impact, en un temps compris entre 80 et 100 millisecondes environ, 15 mais un tel dégonflement s'effectue de manière relativement constante plutôt que de manière immédiate et totale, comme c'est le cas des sacs d'impact en tissu solide. Cela est important, conme le montre la figure 3, dans les cas où un impact secondaire se produit, par exemple dans le cas drun véhicule qui rentre dans un objet et ensuite dans un deuxième. Le sac en tissu solide, dans 20 lequel la pièce destinée à éclater ou la portion à se déchirer a été rompue assure une moindre protection contre un impact secondaire qu'un sac qui se dégonfle de manière presque constante grâce au tissu extensible intact et qui maintient un degré de pression plus élevé dans le sac, de façon que le sac puisse servir de protection adéquate dans le cas où un impact secondaire se pro-25 duit. On a essayé, dans la figure 4, de définir plus précisément une gamme adéquate de perméabilité de tissu. Les courbes représentent des débits pour le cas d'un impact subi à une vitesse de 32 km/heure. Comme le montre la figure, le débit préféré est situé entre un maximum où ^ = 114p et un minimum où 30 = 16,6p, dans lequel ^représente la perméabilité du tissu exprimée en pieds cubes de débit de fluide par pied carré et par minute, et dans lequel p représente la pression différentiel^ du fluide dans le sac exprimée en livres par x 4 pouce carré. De préférence, /I = 3,7p + 20 à des pressions différentielles comprises entre 0,25 et 2,45 livres par pouce carré et = 80p - 40 à des 35 pressions différentielles supérieures à 2,5 livres par pouce carré dans la gamme de pressions différentielles auxquelles de tels sacs sont ordinairement soumis. Dans certains cas on a trouvé que l'application à un tissu extensible d'un revêtement en une matière plastique perméable au fluide, permet de régler avec 40 plus de précision la perméabilité variable du tissu. Un tel revêtement adéquat 71 46441 6 2119064 est formé d'un polyuréthane, auquel on a ajouté du sel, le sel étant enlevé par lessivage pour produire la perméabilité. L'application d'un tel revêtement en matière plastique ne change pas les caractéristiques essentielles du tissu extensible, par exemple la caractéristique de pouvoir reprendre son état initial après s'être allongé. 71 46441 7 2119064 REVENDICATIONS 1.- Sac gonflable pour protéger par exemple l'occupant d'un véhicule contre des chocs, caractérisé en ce qu'il comprend au moins en partie un tissu extensible tissé à l'aide de plusieurs fils formés de brins extensibles s'é- 5 tendant au moins dans une direction et juxtaposés pour permettre l'allongement dudit tissu extensible, de manière que la perméabilité vis-à-vis du fluide de gonflement de la portion en tissu extensible dudit sac gonflé soit augmentée lors d'un choc provoqué par l'impact de l'occupant contre ledit sac, ledit tissu extensible étant apte à reprendre presque instantanément au moins 70% 10 de son état initial après s'être allongé par suite d'une pression subie comprise dans la gamme de pressions différentielles, auxquelles un tel sac peut être ordinairement soumis, de façon que sa perméabilité vis-à-vis du fluide de gonflement soit réduite, lorsque les forces de choc communiquées audit sac par l'occupant sont dissipées. 15 2.- Sac gonflable selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chaîne dudit tissu extensible comprend des fils formés de brins non extensibles et en ce que la trame comprend des fils formés de brins extensibles. 3.- Sac gonflable selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite chaîne comprend des fils en nylon à haute ténacité, d'un titre compris entre 20 420 et 840 deniers. 4.- Sac gonflable selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite trame comprend des fils en fibre de spandex d'un titre compris entre 140 et 560 deniers revêtus de deux fils de nylon à haute ténacité d'un titre compris entre 210 et 420 deniers. 25 5.- Sac gonflable selon la Revendication 4, caractérisé en ce que la fi bre de spandex est tissée sous un allongement compris entre 150% et 300%. 6.- Sac gonflable selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite chaîne comprend des fils en nylon à haute ténacité d'un titre compris entre 420 et 840 deniers et en ce que ladite trame comprend des fils en fibre de 30 spandex, d'un titre compris entre 140 et 560 deniers, revêtus de deux fils en nylon à haute ténacité,d'un titre compris entre 210 et 420 deniers. 7.- Sac gonflable selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fibre de spandex est tissée sous un allongement compris entre 150% et 300%. 8.- Sac gonflable pour protéger par exemple l'occupant d'un véhicule 35 contre des chocs, caractérisé en ce qu'il comprend au moins en partie un tissu extensible tissé qui est perméable vis-à-vis du fluide de gonflement et qui a un facteur de perméabilité constaté pour le cas d'un choc subi à une vitesse de 50km/heure et compris dans la gamme de pressions auxquelles de tels sacs gonflables sont ordinairement soumis, qui tombe dans une gamme de perméabilité/ 40 pression délimitée par les courbes ^ = 114p et A = 16,6p, dans lequel A repré 71 46441 8 2119064 sente la perméabilité du tissu exprimée en pieds cubes de débit de fluide par pied carré et par minute et p représente la pression différentielle de fluide dans ledit sac exprimée en livres par pouce carré. 9.- Sac gonflable selon la revendication 8, caractérisé en ce que la 5 courbe de perméabilité/pression correspond sensiblement à la formule empirique K = 3,7p^ + 20 pour des pressions comprises entre 0,25 et 2,45 livres par pouce carré et à la formule ^ = 80p - 40 pour des pressions différentielles supérieures à 2,5 livres par pouce carré. 10.- Dispositif de sécurité pour véhicules, caractérisé en ce qu'il com- 10 prend un sac gonflable au moment d'un choc provoqué par une collision et destiné à protéger l'occupant, une source de fluide, et des moyens destinés à assurer l'alimentation en fluide à partir de ladite source de fluide pour effectuer le gonflement dudit sac au moment de la collision, ledit sac d'impact étant constitué presque en totalité d'un tissu extensible tissé perméable vis- 15 à-vis du fluide provenant de ladite source de fluide et ayant un facteur de perméabilité variable qui augmente et diminue en fonction de la pression du fluide contenu dams ledit sac. 11.- Dispositif de sécurité selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit tissu extensible comporte un revêtement en matière plastique perméa- 20 ble vis-à-vis du fluide. 12.- Dispositif de sécurité selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit tissu extensible comporte un revêtement en polyuréthane perméable vis-à-vis du fluide. 13.- Dispositif de sécurité selon la revendication 10, caractérisé en 25 ce qu'au moins une portion dudit tissu extensible comporte un revêtement imperméable vis-à-vis du fluide. 14.- Dispositif de sécurité selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'au moins une autre portion dudit tissu extensible comporte un revêtement perméable au fluide. 30 15.- Dispositif de sécurité pour véhicules, caractérisé en ce qu'il com prend un sac gonflable au moment d'un choc provoqué par une collision et destiné à protéger l'occupant, une source de fluide et des moyens pour assurer l'alimentation en fluide à partir de la source de fluide pour effectuer le gonflement dudit sac au moment d'une collision, ledit sac étant constitué au 35 moins en partie d'un tissu extensible perméable vis-à-vis du fluide provenant de la source de fluide et ayant un facteur de perméabilité variable qu,i augmente et diminue en fonction de la pression du fluide contenu dans ledit sac. 16.- Dispositif de sécurité pour véhicules selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit tissu extensible comporte un revêtement en matière 40 plastique perméable vis-à-vis du fluide. 71 46441 9 2119064 17.- Sac gonflable selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tissu extensible a un facteur de perméabilité, constaté dans le cas d'un choc subi à une vitesse de 50 km/heure et compris dans la gamme de pressions auxquelles de tels sacs sont ordinairement soumis, qui tombe dans la gamme de 5 perméabilité/pression délimitée par les courbes }\ = 114p et A = 16,6p, dans lequel A représente la perméabilité du tissu exprimée en pieds cubes de débit de fluide par pied carré et par minute et p représente la pression différentielle du fluide contenu dans ledit sac exprimée en livres par pouce carré. 18.- Sac gonflable selon la revendication 17, caractérisé en ce que la 10 courbe de perméabilité/pression correspond sensiblement à la formule empirique A = 3,7p^ + 20 pour des pressions différentielles comprises entre 0,25 et 2,45 livres par pouce carré et à la formule A = 80p - 40 pour des pressions différentielles supérieures à 2,5 livres par pouce carré.