Brevet FR2198245A1 — publié le 19740329

L'invention concerne les dispositifs destinés à interdire par verrouillage le déroulement d'une ceinture de sécurité et, notamment, un dispositif comportant un commutateur à inertie destiné à la commande du solénoïde de verrouillage de la bobine d'enroulement de la ceinture. Pour éviter ou réduire les blessures encourues par l'occupant d'un siège d'un véhicule, par exemple d'une automobile, il est classique de le retenir au moyen d'une courroie ventrale, d'une courroie diagonale ou des deux afin qu'il ne soit pas éjecté du siège au cours d'une collision par suite de l'accélération rapide du véhicule, positive ou négative, c'est-à-dire d'une accélération ou d'une décélération brutale. Dans des conditions normales de conduite, il est très souhaitable que l'occupant du siège possède une grande liberté de mouvement et qu'il ne soit retenu sur ce siège qu'en cas de nécessité, c'est-a-dire lors d'un comportement anormal du véhi- cule, par exemple d'une accélération brutale, positive ou négative, présentant un danger pour les occupants. Il existe de nombreux types de ceintures enroulées sur = des bobines au moyen La conception des commutateurs a -nertie constitue l'inconvé- nient principal de ces dispositifs. n En effet, ces commutateurs sont généralement volumineux, peu sûrs et lez action est lette et re peut entre régl e. leur manque (6 souplesse et les faible possibilité d'adaptation représentent aussi des inconvénients. Dans un type de commutateur à inertie, l'élément de commande est un pendule. Le fonctionnement de e commutateur dépend de la masse, de la longueur et de l'angle de pivotement du pendule et, lorsque l'espace disponible est faibie, il n'est pas possible de régler ces paramètres a leur valeur convena- ble ou optimale ij'inventio-ì concerne une ceinture de sécurité pour véhicule, ct notammennt, un dispositif de commande par inertie de l'excitation d'un solénoide de verrouillage d'une ceinture de sécurité. L'invention se rapporte à un commutateur à inertie d'une grande sacret de fonctionnement, peu volumineux, d'action rapide, solide, pouvant etre réglé et d'une grande souplesse d'utilisation et d'adaptation. Le commutateur à inertie selon l'invention convient notamment à la commande du solénoSde de verrouillage de la bobine d'enroulement d'une ceinture de sécurité. Ce commutateur comprend un siège délimitant un évidement, dans lequel une bille repose normalement.Lorsqu'une accélération prédéterminée est communiquée au siège, cette bille est avancée et fait passer un contact électrique du commutateur d'une position de repos à une position de travail. Le commutateur à inertie comporte avantageusement un boftier vertical en matière isolante dont le fond délimite le siège métallique et évidé . Un organe supérieur de contact, réglable verticalement, comporte une face extrême évidée orientée vers la bille.Le diamètre de cette dernière est avantageusement d'environ 20mm, alors que le diamètre du siège circulaire est d'environ lOmm et que l'espacement au repos entre la bille et organe supérieur de contact est compris entre 0,07 et 1,3 mm et de préférence, d'environ lmm. Pour un commutateur à inertie comportant des éléments de ces dimensions, la valeur expérimentale de détection d'une accélération est d'environ 0,5g et lorsqu'une accélération de I OOOg est commwliquée au véhicule, le temps de réponse du commutateur est de 2 à 3 millisecondes, c'est-à-dire beaucoup moins que celui des commutateurs classiques à inertie, et l'angle de réponse est d'environ 300. Le commutateur selon l'invention commande l'exci- tation d'un solénoïde qui lui-m8me commande le verrouillage de la bobine d'enroulement d'une ceinture. Le commutateur est avantageusement connecté à l'entrée d'un amplificateur stabilisé à semi-conducteur,dont la sortie est reliée au solénoidede verrouillage afin que le déclenchement du commutateur à inertie provoque l'excitation et la désexcitation de ce dernier suivant qu'il verrouille la bobine alors qu'il est en position d'excitation ou de repos. L'amplificateur comporte également un circuit de temporisation qui maintient le solnoide en état de verrouillage de la bobine pendant un intervalle prédéterminé consécutif au dégagement ou à l'ouverture du commutateur à inertie.Ce dernier et l'amplificateur sont avantageusement renfermés dans un petit bottier monté dans le véhicule. Le dispositif ainsi réalisé est très peu volumineux, sQr, solive, simple et d'une installation aisée. De plus, son temps de réponse est très rapide. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de verrouillage d'un bobine de sécurité selon l'invention; la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une coupe, semblable à celle de la figure 2, d'une variante de commutateur à inertie selon l'invention; la figure 4 est une coupe, semblable à celle de la figure 2, d'une autre variante de commutateur à inertie selon l'invention;; la figure 5 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, d'une forme avantageuse de dispositif selon l'invention la figure 6 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, du commutateur à inertie représenté sur la figure 5; la figure 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la figure 6; la figure 8 est un schéma du circuit de commande du dispositif selon l'invention; et la figure 9 est une coupe, semblable à celle de la figure 7, d'une variante de réalisation selon l'invention. Les figures 1 et 2 représentent un commutateur à inertie selon l'inlren ion destiné à détecter une accélération prédéteiminée positive ou négative ou une inclinaison d'un véhicule. Ce commutiteur comprend un bottier cylindrique 1 en matière isolante, comportant un fond et fermé à sa partie supérieure par un capot ou couvercle 2. Un organe supérieur et cylindrique 3 de contact, en métal, présentant une face inférieure horizontale, est monté de manière réglable verticalement au moyen d'une borne 6 dépassant du couvcr cle 2 et qu'un écrou retient de manière amovible dans sa position réglée. Un siège annulaire 4 de contact est disposé dans le fond du bottier 1 et comporte un évidement central et circulaire.Une bille 5 d'acier, mobile par inertie, d'un diamètre supérieur à celui de l'évidement du siège 4, repose normalement dans ce dernier. Une accélération ou un basculement prédéterminé du boftier 1 fait sortir, par inertie ou par élan, la bille 5 du siège 4 et l'amène en contact avec les organes supérieur 3 et inférieur 4 pour les relier ou établir un court-circuit entre eux. La bille 5 et les or gantes 3 et 4 sont avantageusement plaqués d'une matière résistant à la corrosion et bonne conductrice de l'électricité, par exemple d'or, de chrome, de cuivre ou autres. les conducteurs sont reliés aux organes 3 et 4 de contact. Les organes 3 et 4 sont reliés aux bornes d'entrée d'un circuit déclenchant 1' excitation du solénoïde de commande du cliquet ou frein de verrouillage d'une bobine C classique d'enroulement d'une ceinture de sécurité. Un ressort tend à enrouler la ceinture. La désexcitation ou l'excitation du solénoïde commande le verrouillage de la bobine et interdit tout déroulement de la ceinture suivant que cette bobine est du type à verrouillage par désexcitation du solénoïde ou par excitation de ce dernier.Le cirait de commande comprend un amplificateur A à semi-conducteur et un circuit B de temporisSmorv de manière que lorsque le commutateur à inertie se ferme, le circuit de commande provoque, au moyen du solénoïde, le verrouillate de la bobine et le maintienne pendan-t un intervalle prédéterminé consécutif à l'ouverture du commutateur à inertie. Cet intervalle dépend de la constante de temps du circuit de temporisation. La dimension et la disposition de la bille 5 et des organes 3 et 4 de contact sont les mimes que celles mentionnées ci-dessus. Le bottier 1 est monté verticalement dans le véhicule de manière que toute accélération ou inclinaison prédétbrmirée de ce dernier établisse, au moyen de la bille 5, un court-circuit entre les organes 3 et 4 de contact pour provoquer un verrouillage rapide de la bobine C et une retenue de l'occupant sur son siège afin d'éviter ou de diminuer les risques de blessure. Le commutateur à inertie représenté sur la figure 3 fonctionne de la méme manière que le commutateur représenté sur la figure 2 et il ne diffère de ce dernier que par la face inférieure de l'organe 3 de contact qui présente un évidement sphérique et concentrique à la bille 5 lorsque cette der nière repose sur le siège 4. Le commutateur à inertie représenté sur la figure 4 diffère des commutateurs représentés sur les figures 2 et 3 par le fait qu'un interrupteur remplace l'organe 3 de contact. L'interrupteur 7 est monté dans la partie supérieure du boîtier 1 et comporte un bras de commande aligné étroitement sur la bille 5 lorsqu'elle repose sur son siège 4 afin que toute accélération ou inclinaison prédéterminée, faisant sortir la bille 5 de son siège 4,provoque la fermeture de l'interrupteur 7. Les bornes de ce dernier sont reliées à rentrée du circuit de commande. Les figures 5 à 8 représentent une forme préférée de réalisation du dispositif selon l'invention. Ce dispositif classique 2C, du type à bobine dont le verrouillage est commandé par un solénoïde, comprend un ressort qui tend à faire tourner une bobine entre les bras latéraux d'un support en U et sur lequel des roues à rochet sont fixées. Des ressorts tendent à enclencher des cliquets 32 avec ces roues pour empocher la bobine de tourner dans un sens et interdire ainsi le déroulement d'une ceinture 30 de sécurité. Une armature, commandée par un solénoïde 28, est reliée aux cliquets 32 pour retirer ces derniers lorsque le solénolde 28 est excité afin qu'il libère la bobine et qu'il permette de dérouler la ceinture 30. Un dispositif 27 commande l'excitation du solénoS- de 28 et comprend un petit boTtier 33 dont des pattes 34 de base facilitent le montage sur le véhicule. Un commutateur 38. à inertie et un circuit électrique 35 de commande sont montés sur une plaquette isolante 37 logée et enrobée d'une résine polymère convenable dans le boTtier 33 pour constituer un ensemble solide et d'une seule pièce. L comrnutateur 38 à inertie comprend un boTtier tubulaire et c-lindrique 9 en matiere électriquement Isolante, par exemple un polymère organique synthétique. L'embase de ce boftier comporte deux oreilles ajourées 10 dépassan-t vers l'extérieur et permettant la fixation du tube en positon verticale sur le fond du boTtier 33. Un siège circulaire il de métal, constituant un organe inférieur de contact, est fixé au bord intérieur et inférieur du boftier 9. Sa face supérieure comporte un évidement cylindrique et coaxial au boTtier, qui délimite un bord supérieur, circulaire et périphérique 21 du siège.Un pied 12 métallique de fixation passe dans la paroi du boftier et pénètre dans le siège 11. I1 est relié à un conducteur extérieur 13. Une bille 20 d'acier , avantageusement plaquée d'un métal bon conducteur de l'électricité, tel que le chrome ou l'or, est alignéeavec l'évidement du siège et repose normalement sur le bord 21 de ce dernier. Son diamètre est supérieur à celui du bord 21, comme mentionné précédemment. Une bague 15 de métal est montée télescopiquement et fixée dans la partie supérieure du bottier 9. Une paroi transversale, réalisée d'une seule pièce, entre les extrémités de cette bague, comporte un trou axial et taraudé 16. Un pied 19 de fixation en métal passe dans la paroi du boTtier et pénètre dans la bague 15. Son extrémité extérieure est reliée à un conducteur 23. Un organe supérieur et circulaire 17 de contact, en métal, coulisse dans la partie inférieure de la bague 15 et comporte une tige filetée et axiale 18, orientée vers le haut, vissée dans le trou 16 et comportant à son extrémité supérieure une fente destinée à loger la lame d'un tournevis. La face inférieure de l'organe 17 de contact comporte un évidement circulaire et coaxial au bottier, qui délimite un bord circulaire 22 de contact correspondant au bord 21 du siège 11. Un écrou cylindrique 14 de verrouillage est vissé sur la tige 18 et se loge dans la partie supérieure de la bague 15. L'espace compris entre la bille 20 lorsqu'elle repose sur le bord 21 du siège et le bord 22 de contact peut etre réglé pour obtenir la sensibilité voulue pour le commutateur et pour déterminer les valeurs d'autres paramètres, comme mentionné ci-dessus ;par desserrage de l'écrou 14, réglage de la tige 18 puis resserrage de l'écrou 14. Comme représenté sur la figure 8, le circuit de commande comporte six transistors T1 à T6. Les transistors Tî et T2 sont montés en pont de Darlington, dont la sortie est reliée à un amplificateur à quatre étages comprenant les transistors T3 à T6 montés de manière classique. Le fonction-nement de l'amplificateur est connu et ne sera donc pas décrit. Une diode Dl, montée en polarisation inverse et en parallèle avec un condensateur Cl, stabilise les signaux d'entrée appliqués à l'amplificateur alors que les signaux de sortie de ce dernier sont stabilisés par la liaison du collecteur du transistor Tfi de sortie à la ligne d'alimentation au moyen d'une varistance V et à la masse au moyen d'une diode D2, montée en polarisation inverse et en parallèle avec un condensateur G2, La base du transistor T1 d'entrée est reliée à la masse par une résistance R1 de limitation de courant montée en série avec un commutateur 38 à inertie au moyen des conducteurs 13 et 23. Un circuit RC de temporisation relie également la base du transistor T1 à la ligne d'alimentation.Ce circuit RC comprend une résistance R2 montée en parallèle avec un condensateur C3. Une résistance R3 relie à la masse le collecteur du transistor T1, alors que son émetteur est relié à la ligne d'alimentation par une résistance et un condensateur montés en parallèle. te collecteur du transistor T6 de sortie est relié à la borne opposée à la masse de la batterie d'alimentation par le solénoSde 28 monté en parallèle avec la varistance V. Dans des conditions normales de fonctionnement, le commutateur 38 à inertie est ouvert et maintient le tran Eistor T6 conducteur au moyen des transistors T1 à T5 pour que le solénoSde 28 reste excité, retienne les cliquets 32 et libère la bobine 26 permettant un mouvement libre de la ceinture 30. Dans le cas d'un comportement anormal du véhicule, par exemple d'une collision provoquant une variation brutale de vitesse ou une inclinaison brutale du véhicule, la vitesse acquise par la bille 20 ou son inertie provoque son avance dans la position 20' représentée sur la figure 7, dans laquelle elle porte sur les bords 21 et 22 de contact et les relie électriquement pour fermer au moins momentanément le commutateur 38 a inertie.Cette fermeture provoque une charge rapide du condensateur C3, qui applique un signal à la base du transistor T1 et provoque le blocage, au moyen des transistors intermédiaires, du transistor T6 de sortie. Il en résulte la désexcitation du solénoïde 28 qui libère alors les cliquets 32 que des ressorts enclenchent avec les roues à rochet de la bobine. Cette dernière est donc verrouillée et interdit tout déroulement de la ceinture. Lorsque le commutateur 38 s'ouvre, l'amplificateur maintient le transistor T6 de sortie bloqué et, par conséquent, la bobine 26 verrouillée, car la charge du condensateur C3 applique à l'amplificateur un signal d'entrée suffisant pour prolonger le blocage du transistor T6.Lorsque le condensateur C3 s'est suffisamment déchargé après une durée prédéterminée, dépendant de la constante RC du circuit comprenant la résistance R2 et le condensateur C3, le signai d'entrée appliqué au transistor T1 est insuffisant pour maintenir le blocage du transistor T6 et ce dernier redevient rapidement conducteur et commande ltexcitation du solénoïde 28, la libération de la bobine 26 et rend alors possible le déroulement de la ceinture 30. Le temps de réponse pour le verrouillage de la bobine du dispositif décrit ci-dessus est d'environ 15 à 18 millisecondes à partir de l'instant du choc, c'est-à-dire environ égal à la moitié du temps de réponse des dispositifs antérieurs. Il est très avantageux que la bille ne repose que sur le bord circulaire 21 du siège, car il en résulte une diminution du temps de réponse, une grande surjeté de fonctionnement et une réduction de volume. Le bord circulaire de l'or- gane supérieur de contact apporte un perfectionnement au commutateur et permet à ce dernier entre utilisé debout ou en position retournée de 1800. Lors que la bobine 26 est du type 4 verrouillage par excitation du solénoïde 28, la désexcitation de ce dernier provoquant sa libération, un dispositif semblable au précédent peut Etre utilisé. Seul, le circuit de l'amplificateur doit être modifié et il ne comporte pas l'étage comprenant le transistor T. Le collecteur du transistor T3 est relié directement à la base du transistor T5. Tous les autres élé ments de ce dispositif sont semblables à ceux du dispositif précédent. La figure 9 représente une variante de commutateur à inertie selon l'invention pouvant remplacer avantageusement le commutateur représenté sur les figures 5 à 8, et ne différant de ce dernier que par la forme de la face inférieure de l'organe supérieur et réglable de contact. Le commutateur 50 à inertie selon l'invention comporte un organe supérieur 51 de contact correspondant à l'or- gane 17 et comprenant une face inférieure et conique 52 qui présente un sommet 53 coaxial à la bille 20 lorsqu'elle repose sur son siège. L'organe 51 comporte une tige coaxiale et filetée 18, comme dans la dernière réalisation décrite, permettant le réglage de la position pour qu'une lacune d'environ 0,lmm soit délimitée entre le sommet 53 et la bille 20. Les dimensions et formes des autres éléments sont semblables à celles des éléments de la réalisation décrite précédemment. Les mimes références numériques désignent, sur les figures 5 à 8, et sur la figure 9, les mimes éléments. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent titre apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de 1 t invention. REVENDICATI07E 1. Interrupteur à inertie, caractérisé en ce qutil comporte un siège comprenant un évidement dans lequel repose, dans une position prédéterminée, une bille mobile vers une position avancée lorsqu'une accélération prédéterminée est communiquée au siège de manière que le mouvement de cette bille vers sa position avancée fasse passer un dispositif à contact électrique d'une position de repos à une position de travail. 2. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les faces de la bille et du siège sont conductrices de l'électricité et en ce que le dispositif à contact électrique comporte un organe de contact, conducteur de l'électricité, situé au-dessus de la bille lorsqu'elle repose dans son évidement, cette bille portant sur le siège et sur l'organe de contact et les reliant électriquement lorsqu'elle est en position avancée. 3. Commutateur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un élément destiné au réglage de la position verticale de l'organe de contact par rapport au siège. 4. Commutateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'évidement du siège est circulaire et en ce que l'organe de contact comprend un bloc cylindrique de métal orienté vers l'évidement et coaxial à ce dernier, la face inférieure de ce bloc comportant un évidement circulaire. 5. Commutateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bille est en acier et son diamètre est d'environ 20mm, l'évidement du siège étant circulaire et d'un diamètre d'environ lOmm. 6. Commutateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que 1 t espace compris entre 1'organó & contact et la bille lorsqu'elle repose dans son évidement est compris entre environ 0,07 et 1,3mu. 7. Commutateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'évidement du siège présente un bord périphérique circulaire sur lequel la bille repose. 8. Commutateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la face de l'organe de contact orientée vers le siège comporte un évidement présentant un bord périphérique circulaire semblable et coaxial au bord de l'évidement du siège. 9. Commutateur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un bottier en matière isolante contenant le siège dans sa partie inférieure et l'organe de contact dans sa partie supérieure. 10. Dispositif comportant le commutateur à inertie selon la revendication 2 et une bobine d'enroulement d'une ceinture de sécurité, caractérisé en ce qu'il comprend un élément freinant le déroulement de la bobine et mobile entre une position de retenue et une position de libération de la bobine, un mécanisme comprenant un solénoSde destiné à déplacer alternativement cet élément entre ses positions de retenue et de libération suivant que le solénoSde est désexcité ou excité, un ensemble, sensible à la position de la bille, commandant l'excitation du solénokde pour faire passer 1'é1- ment dans sa position de retenue de la bobine lorsque la bille porte sur l'organe de contact. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'ensemble de commande de l'excItation du solénoïde comprend un amplificateur à semi-conducteursdont une/ est reliée au solénoïde et une entrée reliée au commutateur à inertie de manière que la fermeture de ce dernier fasse passer l'amplificateur dans un état correspondant au freinage de la bobine. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'amplificateur comprend un circuit RC de temporisation maintenant cet amplificateur dans l'état correspondant à la retenue de la bobine pendant un intervalle prédéterminé consécutif à l'ouverture du commutateur à inertie. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte un bolier principal contenant le commutateur et le circuit de l'ensemble de commande. 14. Commutateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la face inférieure de l'organe de contact est de forme conique et présente un sommet orienté vers le bas.