Brevet FR2233202A1 — publié le 19750110

La présente invention concerne un dispositif utilisé pour des systèmes de sécurité destinés à protéger les occupants de moyens de transport de personnes contre les chocs par heurt, lors de mouvements d'inertie provoques par des collisions, dispositif dans lequel le fluide provenant d'une source de pression pénètre dans un récipient, notamment un sac flexible. Les systèmes de sécurité pour vdhicules, qui comportent un sac ou coussin rempli de gaz, destiné a' réduire ou à empêcher les chocs que subissent les occupants en se heurtant contre des objets durs dans la cabine du véhicule, sac ou coussin qui, en cas de risque de heurt ou lors du heurt, se gonfle automatiquement et rapidement, présentent, entre autres, l'inconvénient que le déplacement soudain de l'air dans la cabine engendre une onde de pression ou de choc, par suite de la subite augmentation de volume du coussin, onde qui produit une forte détonation pouvant, le cas échéant, avoir un effet de choc sur les occupants du véhicule. tors du fonctionnement des systèmes de sécurité du type mentionne, dans lesquels le gaz sous pression est produit par un générateur de gaz k base de matières solides, commands par un transducteur, il se pose encore un problème supplémentaire : le courant gazeux, riche en énergie, détériore, en règle géhnérale, le matériau flexible du coussin, lorsqu'il y pénètre sans entrave ou à une température insuffisamment réduite. On a déjà proposé (demande de brevet allemand n P 21 59 449.0-21) d'amortir, k l'aide d'un écran amortisseur ou de freinage, l'impact direct des gaz chauds sortant d'une tuyère sur la paroi intdrieure d'un coussin à gaz. Bien que ce procédé permette de protéger contre la surchauffe le revêtement du coussin à gaz qui vient à se trouver en contact avec le ou les occupants du véhicule, on n'en obtient pas a'effet amortisseur en ce qui concerne le bruit. L'objet de la présente invention est de réaliser un dispositif destiné à introduire, dans un sac ou coussin k gaz flexible, le fluide provenant d'une source de pression, notamment deux générateur de gaz, en amortissant le bruit et en réduisant la température an moment de l'introduction de ce fluide. Selon la présente invention, on atteint cet objectif en intercalant, dans le cas dtun dispositif du type indiqué en préam- bule, au moins un point d'arrêt ou de refoulement sur le trajet du fluide, lequel provoque un changement de direction du gaz (dévia- tion an point d'arrOt > . Ce dispositif permet de provoquer des pertes d'énergie d'écoulement, c'est-a-dire que, lors de chaque déviation au point d'arrêt, le courant subit un freinage et un changement de direction compris entre environ 90 et 180 degrés. Il se produit donc, 'a chaque point d'arrêt, une transformation en chaleur de l'énergie d'écoulement, ce qui entraîne un échauffement correspondant du carter. Ce processus se reproduit à plusieurs reprises. te refroidissement que l'on peut obtenir est, entre autres,-fonction du nombre de changements de direction du fluide, de la capacité calo rifique, et de la masse des conduits ou chambres parcourus. Il peut autre prédéterminé par calcul. Un autre mode de réalisation du dispositif selon la presente invention est caractérisé en ce que le fluide parcourt une cascade de conduits à effet diffuseur disposés en série, et est soumis k une déviation aux points dtarret, avant de pénétrer dans chacun des étages de la cascade. Le dispositif réalisé selon la présente invention constitue un système à plusieurs chambres et correspond au principe de ltamor- tisseur par réflexion. En réglant les rapports d'expansion d'une chambre k l'autre ou deux tronçon de conduit au suivant, par la géométrie de la chambre suivante et par des changements de direction fréquents aux points dlarx8t, on obtient une réduction de la pression acoustique, de telle façon que, lorsque le fluide quitte le dernier conduit et pénètre dans le sac ou le coussin b gaz, le courant gazeux n'est plus que une faible pression, et la détona- tion provoquée par le gonflement du coussin reste dans des limites de bruit admissibles.Lors des premiers essais, on a pu réduire ce bruit de 165 k 145 dB. On peut également réaliser un silencieux combiné, à amortissement par réflexion et par absorption. Les pressions maximales se trouvent réduites et le courant gazeux se "détend progressivement en cascade11, tandis que le temps d'écoulement reste presque inchangé. A la section de sortie du dernier conduit, les variations de pression, qui auraient pu se pro- duire par suite de la combustion, sont, dans une large mesure, éga- lisées. Un autre avantage, dû à la séquence de changements de direction et aux phases de détente consécutives, est un nettoyage étonnamment efficace du fluide en écoulement. C'est ainsi, par exemple, que le polds des particules de cendres atteignant le sac k gaz s'exprime en milligrammes, lorsqu'on utilise une charge de combus- tible solide, par exemple par la propulsion de fusées, pour la production du gaz.En raison des fréquents changements de direction du courant gazeux, les particules solides entratnées ne peuvent pas se maintenir en suspension dans celui-ci. Les particules solides de - plus grandes tailles se déposent aux points d'arrêt. Sa intercalant des tissus filtrants ou des cribles métalliques k mailles fines, on peut aussi retenir les particules plus petites. Le refroidissement du gaz produit par le générateur provoque, de plus, la précipitation de ceux des composants solides qui ne se condensent qu'à de plus faibles températures. L'invention sera mieux comprise k l'aide de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé sur lequel t la figure 1 représente, en coupe centrale, un générateur de gaz rond, k base de matières solides, comportant un silencieux en forme de disque, pour un- système de sécurité k monter sur le volant de véhicules automobiles; la figure 2 représente une coupe centrale longitudinale d'un-dispositif similaire, mais cylindrique, destiné au siège du passager placé à l'avant à côté du conducteur ;; la figure 3 représente une autre disposition selon la figure 2, avec nn générateur à fonctionnement intermittent, et la figure 4 est une vue en perspective d'un dispositif complété, destiné au siège du passager placé k l'avant. Le dispositif selon la figure 1 comprend une coquille de carter 11 et un couvercle de carter 12 vissé sur celle-ci ef qui peuvent être avantageusement réalisés par moulage par injection. Les deux pièces présentent chacune un creux central, qui sert k mettre en place un générateur de gaz, ainsi que des conduits annu- laires concentriques convenant au- passage du courant gazeux et comprenant les parois 5 à 10. Les diamètres des conduits annulaires et les largeurs des conduits augmentent dé l'intérieur vers l'eI- térieur, en direction radiale. Le gaz produit par une charge, de combustible solide 3, qui est mise à feu par l'intermédiaire d'une ligne d'amenée électrique I et d'un allumeur 2, s'écoule, selon la figure 1, de la chambre de combustion 4 k l'entrée du conduit, où un changement de direction lui est imprimé, immédiatement après son entre, par le tronçon de-paroi 5 du conduit qui s'étend en direction radiale. Le courant gazeux, riche en énergie, heurte la paroi d'arrêt 6, qui lui imprime un nouveau changement de diree- tion 'a un angle de 900. En heurtant chacune des parois d'arrt 5, 6 et suivantes, le gaz subit une forte réduction de sa vitesse d'écoulement.Pendant ce processus, 11 énergie d'écoulement est transformée en chaleur, ce qui provoque l'échauffement des parois ou de lfensemble de la coquille de carter 11 et du couvercle 12. Etant donné que le même processus se répète, d'abord sur les tronçons de paroi 7 et 8 du couvercle de carter 12, et finalement sur les tronçons de paroi 9 et 10 de la coquille de carter 11, le courant gazeux provenant de ces derniers quitte l'orifice de sortie 13 à une pression sensiblement réduite et à une température plus basse, pour pénétrer dans le sac à gaz non représenté sur les figures. La section d'écoulement des tronçons de conduits s'élargit de maniere continue entre son orifice d'entrée au tronçon de conduit 5 et son orifice de sortie 13, ce qui crée un effet de diffuseur. De plus, la disposition échelonnée, annulaire, du genre cascade, fait qu'il y a, d'échelon en échelon, augmentation du volume du conduit annulaire adjacent extérieur, par rapport au précédent, ce qui contribue à atténuer 1'énergie importante accumulée dans le courant gazeux. La figure 2 est une vue en coupe, sans le sac k gaz à remplir, d'un système de sécurité-de structure similaire, destiné au passager avant d'un véhicule automobile. Il s'agit d'un carter sensiblement cylindrique, dans lequel sont logés un générateur de gaz 20, d'un type de construction usuel, allumé par un transducteur non représenté, et deux silencieux 21, 22, de construction symétri- que, disposés de part et d'autre du générateur, dont le premier nommé est décrit plus- en détail dans les lignes suivantes. De façon similaire à la construction selon la figure 1, le silencieux 21 présente des espaces annulaires concentriques et communiquants 24, 25, 26, constitués par les parois annulaires 27, 28, 29, 30, ainsi que par les plaques de fond circulaires 31 et 32 qui en font partie.Les parois annulaires 27 k 30 sont immobilisées par rapport à leurs plaques de fond et au carter 33 du générateur par des goujons filetés 35. L'ensemble est enfermé dans une enveloppe extérieure 34. Le gaz produit dans le générateur de gaz 20, et qui passe par les perçages 36 du carter intérieur du générateur dans le collecteur à gaz 37, s'écoule vers les silencieux 21 et 22. Seul le mode opératoire du silencieux 21 sera expliqué ci-dessous. te silencieux 22 fonctionne de la même manière. Le courant gazeux pénètre dans le silencieux 21 par le tube central 23, et il est d'abord arrêté par la paroi du fond 28, d'où il est dévié vers 11 espace annulaire 24, sa vitesse étant déjà réduite, dans une certaine mesure, du fait du freinage qu'il subit k la paroi du fond 38 - le premier des points d'arrt k passer -, et la plaque du fond 31 absorbant déjg, pendant ce processus, une quantité d'énergie considérable, qui y est convertie en chaleur.Le mtme processus a lieu aux parois d'arrêt suivantes 39 et 40, de sorte que le courant gazeux sortant des orifices 41 et 42, entre les nervures ou barrettes 43, pour pénétrer dans le sac à gaz, non représenté sur le croquais, est drink suffisamment refroidi et ralenti dans sa vitesse pour que le sac flexible ne eourt plus de risque de détérioration et pour qu'une forte détonation soit également évitée. La figure 3 représente le dispositif selon la présente invention, comportant un générateur de gaz k fonctionnement intermittent. Deux générateurs de gaz, comportant des charges de combustible solide 44 et 45 asymétriques, sont prévus. Dans ce cas, le gaz sous pression nécessaire pour remplir le s4ac k gaz provient de deux sources, et - après que sa température et sa pression aient été réduites, de la manière précédemment indiquée, par plusieurs changements de direction dans les silencieux 46 et 47 - il est injecté dans le sac k gaz non représenté, k travers les fentes de sortie 48 et 49.Les détails de construction des générateurs de gaz et des silencieux, qui ont déjk VtS définis, en détail, dans la description des figures 1 et 2, font également partie de la figure 3, mais ne sont pas repris ici de manière plus détaillée. Le trajet du courant gazeux à travers le silencieux 46 est indiqué par lea flèches 14 à 19. Les deux générateurs de gaz selon la figure 3 sont allumés en fonction de la vitesse de course du véhicule, de sorte que le volume de gaz dégagé, on le remplissage du sac b gaz, est plus important dans le cas d'une collision se produisant lorsque le véhicule roule k grande vitesse que lorsque la collision se produit une vitesse plus faible. La figure 4 est une sue en perspective de l'objet de la présente invention selon la figure 2. Dans le carter cylindrique 50 sont logés, mais non visibles, un générateur de gaz et les silen cieux associés. A travers les fentes 51, le gaz pénètre dans la chambre 52, constituée par la console de raccordement 53, qui n'est que partiellement représentée sur le croquis. A laide du cadre de montage 54, cette dernière est fixée sur le tableau de bord, non représenté sur le croquis, devant le siège du passager placé à l'avant du véhicule automobile, k côté du conducteur.Sur le cadre de montage 54, partiellement dégagé, est disposée la t81e perforée 55, qui est représentée partiellement coupée, et dont le bord coudé 56 est assemblé par des vis 59 avec le bord du sac k gaz 57 et avec des lardons d'appui 58 latéraux, par exemple en un matériau plastique tendre. Le sac à gaz plié en zigzag 60 est installé entre lesdits lardons d'appui 58. Dans la direction du passager du siège avant, le sac à gaz plié 57 est recouvert d'une feuille d'éclatement 61, qui se déchire le long des joints de sépa- ration 62, en cas de charge due à un début de gonflement du sac k gaz 57. Pour le nettoyage du gaz pénétrant dans le sac à gaz 57, on a inséré, dans le courant gazeux, un tissu filtrant 63, reposant sur la tôle perforée 55, tissu qui retient notamment les résidus de la combustion. REVENDICATIONS 1. Dispositif utilisé pour des systèmes de sécurité destinés à protéger les occupantes de moyens de transport de personnes contre les chocs par heurt lors de mouvements d'inertie provoqués par des collisions, dispositif dans lequel le fluide, provenant d'une source de pression, pénètre dans un récipient, notamment un sac flexible, caractérisé en ce qutil est prévu au moins un point d'arrêt ou de barrage (5-10, 27-30), intercalé sur le trajet du fluide, et provoquant un changement de direction du gaz. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide parcourt une cascade de conduits disposés en série et ayant un effet de diffuseur, et qu'il subit une déviation an point d'arr'et (5-10, 27-30), à l'entrée de chaque échelon de la cascade. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les conduits d'écoulement (espaces annulaires 24 - 26) s'élargissent par étage. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par des conduits d'écoulement (espaces annulaires 24-26) b effet de diffuseur, imbriqués les uns dans les autres. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérisé par des conduits d'écoulement voisins, du genre diffuseur, dont les orifices d'entrée sont réalisés sous forme de déviations par point d'arrêt ou de barrage (tronçons de paroi 5-10, 27-36). 6. Dispesitif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un corps de révolution (carter 11,12) contenant les conduits k effet de diffuseur. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (carter 11,12) sert de logement b an moins un générateur de gaz, disposé de préférence en son centre (charge de combustible solide pour propulsion 3). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (carter 11,12) est réalisé par le procédé de moulage par injeotion. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un corps contenant au moins un silencieux (46,47 > , disposé approximativement en son centre, et plusieurs générateurs de gaz (44,45) disposés hors du centre. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins deux générateurs de gaz, caractérisé en ce que les générateurs dè gaz (44,45) sont de construction asymétrique. 11. Dispositif selon î1une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que des tissus filtrants (63) et/ou des cribles ou tamis sont intercalés sur le trajet du courant gazeux.