Brevet FR2491647A1 — publié le 19820409

La présente invention repose sur une commande d'entraînement à cylindre et piston pour les systèmes tendeurs de rappel des enrouleurs automatiques de ceintures de sécurité, comprenant un cylindre dans lequel un piston d'entraînement est monté déplaçable,et comprenant également une réserve de pression puuvant être mise en communication avec le volume interne du cylindre. Dans les commandes d'entraînement à cylindre et piston du type précité, notamment dans les commandes utilisées dans les systèmes tendeuis de rappel des enrouleurs automa- tiques de ceintures de sécurité dans lesquels, en cas d'activation, par exemple en cas d'accident, la tension de rappel de la ceinture doit s'effectuer en un laps de temps très court, ce qui fait que comme réserve de pression, on utilise des générateurs pyrotechniques de gaz, un problème réside le fait qu'au début de l'activation, donc immédia- tement après l'allumage du générateur pyrotechnique de gaz par exemple, une force de pointe à front raidtest développée qui retombe très rapidement suivant la dilatation du gaz de pression. De cette façon, sur le piston qui est exposé à la pression du gaz habituellement sur toute sa surface en section, ainsi que sur le moyen de traction relié au piston d' entrainement, par suite de la caractéristique à front raidede la force, s'appliquent des forces d'accélération extremement élevées, par lesquelles les pièces précitées sont soumises à d'importantescontraintesmécaniques, et à cause desquelles par suite de l'inertie de masse, il n'est pas possible d'obtenir une utilisation complète de l'énergie de déplace- ment activée, c'est-à-dire une transformation en un mouve- ment de tension de rappel,et par conséquent une grande efficacité. Bien entendu, ces problèmes existent également dans les systèmes d'entratnement utilisés dans d'autres domainesdans lesquels le piston d'entraînement doit être fortement accéléré. La présente invention a donc pour but de configurer une commande d'entraînement à cylindre et piston du type précité de telle manière quel'anévite la contrainte de pointe extr'me,mécanique,appliquée au piston d'entraInement et aux pièces qui sont reliées à ce dernier. Conformément à l'invention, ce but est obtenu par le fait que le piston d'entraînement présente sur sa partie tournée veiz l'emplacement de jonction de la réserve de pression (cartouche), au moins une surface de compression (surface annuiaire)à section transversale plus petite et en ce qu'il coopère avec une pièce de guidage adaptée à la forme en section diminuée, dans lec.cylindre, de telle manière qu'au début de l'action de la pression, une partie seulement de la section transversale du piston est exposée à la force de compression. De cette façon, il est possible de réduire les forces appliquées au début qui sont très élevées et qui agissent sur le piston d'entraînement, dans les systèmes déjà connus, si bien que l'on obtient des avantages au point de vue de la simplification et du coût du système de cylindre et que l'on peut réaliser une - unité de construction légère. Plus particulièrement, grâce à la présente invention, on obtient qu'au début de l'alimentation en pression, uniquement une partie de la surface du piston soit sollicitée et que, uniquement après exécution dlune course prédéterminée du piston, la section restante de ce dernier mais également d'autregsectioxspartiellesscEntexposée3à la force de compression, c'est-àdire à la pression du gaz, jusqu'à ce qu'enfin la section transversale totale du piston soit exposée à son tour à la pression totale du gaz. Ainsi, on obtient en définitive une compression plus constante sur le piston d'entraînement et les pièces prévues en aval de ce dernier, ceci étant considéré sur toute la course du piston, sans que la capacité de travail du système n'en soit altérée. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparat- tront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faisant référence à plusieurs dessins schéma- tiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - les figures 1 et 2 montrent deux modes de réali- sation possibles d'une commande d'entraInement conforme à l'inventionà cylindre et piston, dans une vue de côté; - les figures 3 et 4 illustrent dans une vue de côté et dans une vue en coupe, un exemple d'application de la commande d'entraInement à cylindre et piston de le figure 1 en liaison avec un enrouleur automatique de ceinture de sécurité; et - la figure 5 illustre un autre exemple de réalisa- tion d'une commande d'entraînement à cylindre et piston conforme à l'invention. Aux figures 1 et 2, on a représenté des commandes d'entraînement à cylindre et piston comprenant un cylindre 1 rectiligne ou incurvé qui est fermé vers le bas par uncapuhon vissé 2. Sur les dessins, le cylindre 1 peut être fermé à sa partie supérieure par un fond susceptible d'éclater non représenté et de type déjà connu. Au cylindre 1 est relié une pièce de jonction 3 qui entoure par un moyen de fixation 4 en forme de collier la périphérie extérieure du cylindre1edéass sensiblement à angle droit par rapport à l'axe du cylindie, par une partie rapportée de jonction 5 comprenant une partie filetée 6. Dans la partie rapportée de jonction 5 est prévue une conduite de jonction 7 réalisée sous forme d'un alésage qui débouche dans un orifice 8 dans la paroi du cylindre. Comme ceci est expliqué en référence aux figures 3 et 4, le cylindre communique avec une-réserve de pression par l'inter- médiaire de l'élément de jonction 3 précité ou l'élément rap- porté de jonction 5. Dans l'exemple de réalisation montré à la figure 1, à la partie inférieure du volume interne 9 du cylindre, est prévue une pièce de guidage cylindrique 10 montée rigidement. La pièce de guidage 10 présente un tourrillon de guidage 1l d diamètre plus petit dont la surface annulaire 12 formant un épaulement se tiruveau dessus de l'ouverture $ dans la paroidu cylindre. E 13 onainMiquéunpiste d'entraInement qAuésanteue prtion l'asage 14 de 249164? rongeur a. Le diamètre interne de la portion d'alésage 14 correspond au diamètre extérieur du tourillon de guidage 11. Le piston d'entraînement 13 s'appuie, dans la position de repos, étroitement sur le tourillon de guidage 11 de la pièce 10, le tourillon 11 pénétrant dans la portion d'alé- sage 14 du piston 13. La surface annulsire frontale 15 du piston 13 aboutit au-dessus de l'ouverture 8 et présente une section transversale qui n'est égale qu une partie de la section transversale totale du piston. Entre la surface annul'iie 15 et la surface annulsire 12, est défini un volume 16 qui communique par l'intermédiaire de la pièce de jonction 3 avec la réserve de pression. La pièce de guidage 10 ainsi que le piston d'entratnement 13 comprennent des alésages 17, 18 orientés axialement dans lesquels est guidé un moyen de traction 19 flexible, notamment en forme de cable, qui est relié au piston 13 par l'intermédiaire d'une pièce de sertissage 20. Lors du déclenchement de la réserve de pression, au début, seule la surface annulaire ou de pression à section transversale diminuée du piston d'entraînement 13 est sollicitée par la pression jusqu'à ce quele piston 13 parcourt la distance a si bien qu'ensuite la portion d'alésage 14 est dégagée du tourillon de guidage 11 et que la section transversale totale du piston est exposée à la pression. Dans l'exemple de réalisation montré à la figure 2, le système à cylindre et piston présente plusieurs épaulementsdifférents au point de vuede ux oec-on transver- sale. La pièce de guidage 21 comprend deux tourillons de guidage 22, 23 se suivant en direction axialeprésentant chacun un diamètre diminué. D'une manière correspondante, le piston d'entrafnement 24 comprend deux portioïqd'alésage et 26 à diamètre interne échelonné préstant respecti- vement une longueur b et c. Le piston d'entrainement 24 s'applique à nouveau altS p'rces portions d'alesage 25 et 26 sur les tourillons d guidaéchenorm-'s22et23 Iladu déclenche- ment de la réserve de pression, iln'y a tout d'abord qu'une petite partie de la section transversale qui est sollicitée par la pression, suivant la surface annulaire 27. Après exécution de la course b, une section transversale partielle, suivant la surface annulaire 28, s'ajoute à la section transversale partielle précitée jusqu'à ce qu'enfin, après exécution de la course c, la section transversale totale du piston soit exposée à la pression. Bien entendu, il est possible suivant l'utilisation visée, de prévoir d'autres épaulements. Enfin, il n'est pas absolument indispensable que la pièce de guidage et le piston d'entra1nement viennent en prise l'un dans l'autre de la manière décrite. Au con- traire, il est possible de configurer différemment des exemples de réalisation précités, la pièce de guidage et le piston d'entratnement, dans la mesure o l'on est assuré qu'au début de l'alimentation en pression, seule une partie de la section transversale, c'est-à-dire une forme en section transversale diminuée de configuration quelconque, sera exposée à la pression et qu'ensuite, uniquement après exécutiond'uscourse prédéterminée, une autre section partielle ou même la section transversale totale du piston sera soumise à l'action de la pression. Comme ceci est indiqué schématiquement aux figures 1 et 2, l'alésage 17 prévu dans la pièce de guidage et dans le capuchon vissé 2 s'élargit vers le bas en forme d'enton- noir si bien que l'élément de traction 19, même lorsqu'il ne présente pas une extension rectiligne, est exposé aux forces de frottement les plus faibles possible. Dans l'exemple de réalisation montré aux figures 3 et 4, on a généralement désigné en 29 un enrouleur automatique de ceinture de sécurité comprenant un arbre de ceinture 30 rotatif qui est relié sur le côté gauche de la figure 4, à un dispositif de verrouillage à commande automatique en arrière d'un élément de recouvrement 31 et de l'autre ctté, de manière également connuekun ressort d'enroulement de rappel à l'intérieur d'un capuchon de recouvrement 32. Sur -- l'ambre 3C de ceinture, est enroulé un ruban de ceinture flexible 3s qui est guidé par l'intermédiaire d'une ferrure de renvoi, vers une boucle de ceinture pour y être fixé. L'arbre de ceinture 30 comprend un prolongement d'arbre 35 dépassant de l'élément de recouvrement 32 disposé du côté du ressort d'enroulement de rappel, la surface périphérique dudit prolongement 35 étant lisse ou au contraire légèrement rugueuse. En 36 on a indiqué un rouleau pour le moyen de traction en forme de bobine,, sur lequel est fixé l'extrémité libre du moyen de traction 19, ce dernier étant enroulé sur ledit rouleau. Le rouleau 36 comprend un alésage 37 dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre extérieur du prolongement d'arbre 35, si bien que le rouleau 36 est peut être enfiché et arrêté de manière rigide en rotation sur l'élément de recouvrement 32 ou l'axe de cisaillement 37 monté sur l'élément de recouvrement 32. Trois leviers de blocage 38 qui sont >comprimés à l'aide de ressort 39 contre les axes de cisail- lement 37 sont montés pivotants sur le rouleau 36 du moyen de traction. 1Bnscetexemple de réalisation, sur le carter 40 en forme de U de l'enrouleur automatique, on a fixé rigidement à l'aide de vis 41,mun support de réception 42. Le support de réception 42 comprend une ouverture 43 pouvant être diminuée à l'aide de vis de serrage 44 qui sert à retenir une réserve de pression réalisée sous forme d'une cartouche de charge combustible avec un détonnateur 46 et qui sert également de retenue au dispositif dtentraî- nement à cylindre et piston associé tel qu'illustré à la figure 1. L'extrémité côté entraînement de la cartouche 45 est ferméepar un fond 48 susceptible d'éclater et comprend une plaque 49 comportant une buse prévue en aval et qui se rétrécit de manière conique La pièce de jonction 3 de l'agencement à cylindre et piston de la figure 1 peut être visséeà la cartouche 45. En cas d'accident, le détonnateur et par conséquent la charge combustible 50 sont allumés automatiquement, ce qui entraîne l'éclatement du fond susceptible d'éclater 48. Par l'intermédiaire d'une cavité 16, le piston d'entraînement 13 relié au moyen de traction 19 est entratné, à la figure 4 vers le haut, de la manière précitée. Le moyen de traction 19 exerce sur son rouleau D un moment de rotation. Au début du mouvement de rotation du rouleau 36 du moyen de traction, les leviers de blocage 38 sont comprimés contre la surface périphérique du prolon- gement d'arbre 35 puis bloqués à cet emplacement. Si l'on continue à exercer une traction sur le moyen de traction 19, les axes 37 se cisaillent si bien que le rouleau 36 peut tourner librement, le rouleau 36 étant couplé par l'intermédiaire des leviers 38 à l'arbre 30 de la ceinture de telle manière que ce dernier tourne également et assure une tension de rappel instantanée du ruban de ceinture au- tour du corps du passager du véhicule. Dans l'exemple de réalisation de la figure 5, la commande d'entrainement à cylindre et piston est formée essentiellement d'une pièce d'extrémité 55 en forme de L, stable dans ses formes et notamment en métal, qui comprend 1i à une extrémité une pièce de jonction 56 avec un filetage 57 et à son autre extrémité un filetage interne 58 disposé concentriquement à l'axe du cylindre, d'autre part d'un manchon fileté 59 pouvant être vissé avec le filetage interne 58 qui comprend une partie rapportée de fixation 60 avec 2C un profil extérieur de gaine de tuyau souple 61 en dents de scie, et enfin d'ue portion de cylindre 62 flexible con- figurée entyau souple haute pression. Ce dernier est formé d'une matière élastique, notamment du type caout- chouc et comprend une armature de câble C3. Il estfiché par C2 une extrémité sur la pièce rapportée de fixation GO et serré par un manchonchapeau 64. En outre, sur la pièce de jonction 66, par vissage on a fixé une réserve de pression formée d'une cartouche 65 de charge combustible tandis qu'à l'inté- rieur du cylindre est prévue une pièce de guidage et d'appui 66 pour le piston d'entrainemant 67 dont le diamètre exté- rieur correspond au diamètre intérieur du tuyau souple. La pièce de guidegtdappui 66 ainsi que le piston 67 présentent des orifices de passage pour un moyen de traction formé d'un câble qui est retenu au-dessus du piston d'entrai- nement ú7, par une pièce d'écrasement 69. Le mode de fonctionnement de la commande précitée correspond à celui qui est décrit aux figures i à ' mais tcutefois, s a portion de óy!indre C2, pour tenir compte des conditions a remnt!imitées et souvent -peu p,?:ues des vhioupes, peutL tre.pliée pratiquement dans toutes les direction sans que la fonction d'entralnement n'en soit altérée Plus particulièrement, ceci facilite le montage de la commande d'entraInement à l'intérieur d'une colonne creuse du btti d'un véhicule automobile. R E V E N D I C A T I ONS 1. Commande d'entralnement à cylindre et piston pour les systèmes tendeurs de rappel des enrouleurs automatiques de ceinturesde sécurité, comprenant un cylindre dans lequel un piston d'entraînement est monté déplaçable, r ainsi qu'une réserve de pression pouvant être mise en communication avec le volume interne dudit cylindre, caractériséeen ce que le piston d'entrainement(13)présente au niveau de sa partie tournée vers l'emplacement de jonction avec la réserve de pression (cartouche 45), au moins une surface de pression à section transversale diminuée (surface annulaire 15, 27) et en ce qu'il coopère dans le cylindre (1) avec une pièce de guidage (10, 21) adaptée à la forme en section transversale diminuée précitée, de telle manière qu'au début de l'application de la pression, seule une partie de la section transversale du piston est exposée à la force de compression. 2. Commande d'entraînement selon la revendication 1, caractériséeen ce que le piston d'entraînement (13, 24) présente une ou plusieurs portionsde piston (portions d'alésage 14, 25, 26) se suivant en direction axiale et échelonnéesdans leur diamètre,et repose dans la position de repos, sur la pièce de guidage (10) précitée qui présente, de manière correspondante, une ou plusieurs portionsde guidage (tourillons11, 22, 23) adaptées à la surface en section transversale de la portion de piston ou des portions de piston précitées. 3. Commande d'entralnement selon la revendication 2, caractérisée en ce que la pièce de guidage (10, 21) de forme cylindrique fixée dans le cylindre (1) comprend au moins un tourillon de guidage (11, 22, 23) orienté axiale- ment et à diamètre réduit qui pénètre dans sa position de repos, dans au moins une portion d'alésage (14, 25, 26) du piston d'entraînement (13, 24). 4. Commande d'entralnement selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'entre la première surface annulaire (12)du coté de la base du tourillon de guidage (11, 22) et la surface annulaire frontale (15, 27) du piston d'entrai- nement (13, 24), est prévu un volume annulaire (16) dans lequel débouche une conduite de jonction (7) de la réserve de pression précitée. 5. Commande d'entratnement selon la revendication 3, caractérisée en ce que la pièce de guidage (10, 21) et le piston d'entraînement (13, 24) présentent des alésages orientés axialement (17, 18) dans lesquels est guidé un moyen de traction (19) relié au piston d'entralnement précité. 6. Commande d'entratnement à cylindre et piston selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le cylindre est de configuration flexible à la manière d'un tuyau souple haute pression. 7. Commande d'entraînement à cylindre et piston selon la revendication 6, caractérisée en ce que le cylindre est formé d'une pièce d'extrémité (55) stable dans ses formes comprenant une pièce de jonction (56) venant de matière avec ladite pièce d'ex-trémité pour permettre le raccordement à une réserve de pression, ainsi que d'une portion de cylindre flexible du type an tuyau souple (62) qui fixée à une partie rapportée de fixation (60) de ladite pièce d'extrémité présentant un profil de gaine de tuyau, notamment à l'aide d'un manchon-chApeau (64) serré avec ladite partie rapportée de fixation. 8. Commande d'entraînement à cylindre et piston selon la revendication 7, caractérisée en ce que la partie rapportée de fixation (60) constitue une partie d'un manchon fileté (59) stable dans ses formes qui est vissé à ladite pièce d'extrémité (55).