Brevet FR2559439A1 — publié le 19850816

i Dis ositif in pneumatique. Au début, et pendant les années 70, l'effort principal de la plupart des recherches relatives aux coussins pneumatiques fut de concevoir des dispositifs satis- faisant la norme de sécurité des véhicules à moteur 208 (MVSS 208). En conséquence, les constructeurs d'automobiles concentraient leurs efforts sur les col- lisions contre des obstacles frontaux et d'angle sur- venant à 50 km/h. Seul un petit pourcentage des colli- sions envisagées par les constructeurs d'automobiles concernait d'autres collisions que contre des obsta- cles à 50 km/h et un tout petit nombre concernait des chocs autres que des collisions contre les obstacles. Par contraste toutefois, dans la réalité, le nombre de collisions fatales contre des poteaux est d'environ sept fois le nombre de collisions fatales contre des obstacles. Cette prépondérance deskcollisions contre des obstacles à 50 km/h entratnait des critères simplistes pour les détecteurs. En particulier, il fut universellement ac- cepté que, si un occupant, représenté mathématiquement comme une masse libre non retenue, heurtait le compar- timent passager à une vitesse égale ou supérieure à 12 km/h, il fallait un coussin pneumatique de protection. Du fait que la distance maximale à laquelle un occupant peut se trouver par rapport à l'intérieur du comparti- ment passagei est d'environ 60 centimètres,on calcula qu'un coussin pneumatique de protection était nécessaire si la variation de vitesse dépassait 18 km/h avant 0to l'instant o le déplacement de l'occupant dépassait centimètres. Une fois déterminé qu'un coussin pneu- matique était nécessaire pour une collision donnée, il fut exigé que lé détecteurentrat en action pour déclen- cher le gonflage du coussin pneumatique en temps voulu pour permettre une durée de gonflage de 30 millisecon- des avant le moment o l'occupant s'était déplacé de 13 centimètres. Cette exigence entraînait toujours que le coussin pneumatique soit gonflé à ce moment pour tous les types d'accidents et, en particulier, pour les collisions contre les obstacles à 50 km/h. Au début, et pendant les années 70, afin de satisfaire les critères d'actionnement du détecteur pour des colli- sions non violentes, telles des collisions contre les obstacles d'angle et certaines collisions d'automobiles contre des automobiles, on devait placer les 'détecteurs dans la zone d'écrasement de l'automobile. Cette zone d'écrasement est la portion de l'automobile qui subit une variation de vitesse tôt dans la collision avant que l'automobile ait ralenti dans son ensemble. Toute- fois, il fut reconnu au milieu des années 70 qu'on pou- vait réaliser des économies considérables dans le dispo- sitif de coussin pneumatique en utiUisant un détecteur entièrement mécanique à proximité du générateur de gaz et monobloc avec celui-ci. Des efforts considérables de recherche, de développement et d'évaluation permirent de déterminer,par une modélisationtmathématique sur or- dinateur en utilisant des données provenant de centai- nes de collisions fournies par sept des plus importants constructeurs d'automobiles mondiaux, qu'un détecteur, situé dans l'automobile hors de la zone d'écrasement, pouvait déclencher le gonflage du coussin pneumatique en temps voulu pour maintenir en dessous de limites accep- tables le niveau de blessure subi par le conducteur. L'importance de cette conclusion est qu'on pouvait ré- duire d'un facteur de 5 le coat d'un dispositif de cous- sin pneumatique installé seulement du côté conducteur et qu'en outre le dispositif serait beaucoup plus fiable. Le Brevet US N 4 116 132 décrit un dispositif de cous- sin pneumatique disposé du côté du conducteur. Dans ce brevet, le détecteur est placé sur le côté du carter du gonfleur. Cette réalisation connue présente de nom- breux inconvénients. L'existence d'un trou dans le car- ter exige que l'épaisseur de paroi soit notablement augmentée pour satisfaire les exigences de pression, du fait que la paroi a été affaiblie par la présence du trou. Nonobstant l'emplacement du détecteur, le carter du gonfleur doit être conçu pour résister à des pres- sions de plusieurs dizaines de Méga Pascals,cette pres- sion étant provoquée par la combustion de l'agent de propulsion. De même, dans le dispositif de ladite inven- tion, le détecteur lui-même doit avoir un bottier pouvant résisterai des pressions importantes. S'il en était autrement, le détecteur risquerait de se rompre lors de la combustion du produit de génération du gaz. En con- séquence, si le détecteur se trouve à l'extérieur du gonfleur, comme dans ledit brevet, le poids du gonfleur est augmenté de façon significative. A son tour, ceci augmente le poids du volant et les supports qui main- tiennent en place la colonne de direction doivent être renforcés. Cette augmentation de la résistance et du poids des supports est extrêmement importante du fait que le poids supplémentaire du gonfleur se trouve à l'extrémité d'un arbre en porte-à-faux. Ce poids supplé- mentaire rend également plus difficile le rattrapage sur véhicules du fait des exigences supplémentaires relati- ves aux supports. Si le détecteur est disposé à l'extérieur du gonfleur et n'est pas physiquement fixé sur lui, la fiabilité du dispositif diminue sérieusement. Le détecteur doit être relié au gonfleur, soit électriquement, soit avec un type quelconque de cordon de transmission pyrotechnique. Du fait qu'il y a un risque important que cette liaison puisse être brisée, il est probablement nécessaire de prévoir un dispositif de contrôle de l'intégrité de cette liaison. Ce dispositif de contrôle est sans aucun doute électrique, ce qui exige un raccordement à la batterie du véhicule. Pour le dispositif monté sur le volant, ceci nécessite des bagues glissantes, un fais- ceau de c&bles, un témoin lumineux et un circuit élec- tronique.Il en résulte une augmentation considérable de la complexité et du coût du dispositif et un risque accru de panne. Outre les nombreux inconvénients précités, le coût élevé des dispositifs de coussins pneumatiques anté- rieurs a constitué l'empêchement majeur à leur utilisa- tion. Un but principal de la présente invention est de pro- curer un dispositif de coussin pneumatique amélioré, dans lequel le détecteur se trouve à l'intérieur du carter du gonfleur. Lorsque le détecteur est monté à l'intérieur du gon- fleur, il estbeaucoup plus difficile que ce détecteur soit endommagé, accidentellement ou intentionnellement. Il en résulte une amélioration significative de la fia- bilité du dispositif, du fait que le détecteur est en- fermé à l'intérieur du gonfleur et de ce fait à l'in- térieur d'une enceinte en acier très résistante. Pour qu'un gonfleur brûle correctement,il est important qu'il soit allumé uniformément et symétriquement. Cette exigence est aisément satisfaite en plaçant le détec- teur Ru centre du gonfleur, o le mélange d'alluma- ge peut être aisément et fiablement amorcé. Un autre but de la présente invention est de procurer !5 un dispositif de coussin pneumatique entièrement méca- nique, qui ramène le coût du dispositif à une petite fraction du coût des dispositifs antérieurs. Un autre but est de disposer le détecteur à l'intérieur du gonfleur,d'o il résulte un module symétrique propre et très simple, qui devient très facile à installer. L'orientation angulaire du gonfleur par exemple n'a plus d'importance dans ces conditions. De même, si l'on souhaite équiper une automobile déjà en service avec un module de coussin pneumatique du côté conducteur, ceci devient une opération relativement simple avec un fai- ble risque de mauvais assemblage. On a duterminé que le détecteur devait être monté sur l'axe du volant pour réduire les effets des vibrations auxquelles les détecteurs seraient autrement sensibles. On a également déterminé qu'un dispositif situé à l'in- tirieur du générateur de gaz dans le moyeu du volant serait beaucoup plus simple, plus fiable et beaucoup moins coûteux que les dispositifs actuels de coussins pneumatiques installés du côté du conducteur. Un détec- teur de collision/déclencheur entièrement mécanique éli- mine la nécessité d'installer des détecteurs de colli- sion à distance, un câblage, des connecteurs électriques et des condensateurs associés, des bagues glissantes, un amorceur électrique et un système de diagnostic électronique, d'o diminution des coûts d'installation associés. Tous les facteurs précédents entraînent une réduction significative des coûts. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exem- ple seulement, d'une réalisation préférée, en liaison avec le dessin joint, sur lequel: - la figure 1 est une vue en plan de dessus d'un dispo- sitif de coussin pneumatique selon l'invention,installé du côté du conducteur et représenté monté sur le volant du véhicule; - la figure 2 est une vue en perspective explcsée du dispositif de coussin pneumatique avec certaines par- ties arrachées et enlevées; - la figure 3 est une vue en élévation latérale du détecteur avec le générateur de gaz, certaines parties étant arrachées et enlevées, montrant une broche partant d'un écrou de volant, qui arme le détecteur lorsqu'il est monté sur le volant; - la figure 4 est une vue partielle à grande échelle montrant l'extrémité de l'arbre à section en D et la pla- que de montage supportant cet arbre; - la figure 5 est une vue en plan de dessus du détecteur aveclle couvercle enlevé et d'autres parties arrachées et enlevées, montrant la position des bras lorsque le détecteur est armé,avec des lignes en tirets montrant la position des bras lorsque le détecteur est en position de sécurité; - la figure 6 est une vue partielle à grande échelle de la masse de détection et de la tige associée partant de l'arbre à section enD avant le mouvement de la masse de détection lors d'une collision; - la figure 7 est une vue similaire montrant la masse de détection déplacée à la suite d'une collision et mon- trant le mouvement de la tige associée et de l'arbre à section en D; - la figure 8 est une vue partielle à grande échelle de la broche d'allumage maintenue en position rétractée par l'arbre à section en D; et - la figure 9 est une vue similaire avec la:,broche d'allumage libérée à la suite d'une collision. Sur le dessin, un dispositif de protection à coussin pneumatique 8 comporte un détecteur-déclencheur 10 mon- té à l'intérieur du générateur de gaz ou gonfleur 12. Le gonfleur 12 est monté symétriquement sur un cadre 14 sur lequel est également monté le carter ou couvercle 16 pour le coussin pneumatique plié 18. Le carter 16 du cous- sin pneumatique est en un matériau pouvant se briser et enferme et protège le coussin pneumatique plié 18 pour l'empêcher d'être endommagé lorsqu'il est stocké à l'état non gonflé. Le dispositif de protection à coussin pneumatique 8 est associé à un volant de véhicule 22 par l'intermé- diaire du cadre 14. Le volant 22 comporte un cercle extérieur 24 et un nombre approprié de rayons 28. Le générateur de gaz 12 comporte un carter 32 contenant un produit de génération de gaz 34, qui peut être du nitrure de sodium ou toute autre substance appropriée. Le nitxurede sodium est stable sur une large plage de températures, mais, lorsqu'il est allumé, il se décom- pose rapidement et libère un gros volume d'azote gazeux. Un-mélange d'allumage 35 est également disposé symétri- quement à l'intérieur du générateur de gaz 12 autour du détecteurdéclencheur 10, comme il est;.représenté, et il est agencé pour être allumé par l'allumage des amor- ces 36 du détecteur-déclencheur 10. Le mélange d'allu- mage est un matériau pyrotechnique aisément allumé et brûlant vite, qui occupe le volume entre le détecteur- déclencheur 10 et le produit de génération.de gaz 34. On considère maintenant le détecteur-déclencheur 10, qui contient une paire de capteurs redondants 38, adap- tés pour actionner les amorces 36 à l'intérieur du car- ter 40. Chaque capteur 38 comporte une masse de détec- tion 41 pouvant se déplacer d'un mouvement limité à l'intérieur du cylindre 39 dans le bloc 44 contenu à l'intérieur du carter 40. Avant que le dispositif de protection à coussin pneumatique 8 soit monté sur le volant 22, la masse de détection 41 ne peut pas se dé- placer à l'intérieur du cylindre associé 39. Lorsque le dispositif est monté sur le volant, un prolongement en forme de broche 48, qui fait partie de l'écrou 50 qui fixe le volant sur la colonne de direction, péné- tre dans le trou de broche de verrouillage 51 dans le détecteurdéclencheur 10. Ce prolongement en forme de broche 48 déplace une goupille de. verrouillage conique 54, permettant aux bras de blocage de la masse de détec- tion 52 de pivoter en dégageant le trajet des masses de détection 41, ce qui arme le dispositif.Les bras de blocage 52 ont une articulation commune et sont soumis au rappel de ressorts 55 qui rappellent les bras l'un vers l'autre. Lorsque le dispositif n'est pas armé, les bras sont maintenus séparés et, par voie de conséquence, en prise avec les masses de détection 41 pour empêcher celles-ci de se déplacer. Lorsque le détecteur est en position de sécurité, la partie de plus grand diamè- tre de la goupille conique 54 est en prise avec les bras 52 et les maintient écartés. Lorsque la goupille 54 est déplacée vers l'intérieur, la partie de plus petit diamètre de la goupille de verrouillage 54 se trouve en vis-à-vis des bras qui, sous l'action du rappel des ressorts 55, sont déplacés l'un vers l'autre et libè- rent ainsi les masses de détection 41. Comme il a été expliqué précédemment, le mouvement vers l'intérieur de la goupille conique 54 est provoqué par la broche 48 de l'écrou de volant 50. Chaque masse de détection 41-est associée à une tige 56 partant d'un "arbre à section en D" 58. L'autre extré- mité de chaque tige 56 est munie d'une boule sphérique en prise avec un ressort de rappel 62 qui assure la coopération de la tige 56 avec sa masse de détection associée 41. Chaque arbre à section en D 58 a un raéplat 64 formé dans une surface extérieure de forme généralement cylindrique. Une broche d'allumage 66 est assujettie à un ressort et est alignée avec l'amorce 36 et est maintenue en position rétractée par l'exté- rieur cylindrique de l'arbre à section en D 58; cette broche est libérée quand elle est alignée avec le méplat 64. Au cas o une automobile entre en collision, chaque masse de détection 41 se déplace vers la droite sur la figure 7. Toutefois, le ressort de rappel 62 agit par la tige 56 pour s'opposer à ce déplacement, auquel s'oppose également la différence des pressions d'air respectivement à gauche et à droite de la masse de dé- tection 41. Cette pression diminue progressivement du fait de l'air circulant dans lejeu entre la masse de détection 41 et son cylindre associé 39. Si la colli- sion est suffisamment violente, la masse de détection 41 se déplace suffisamment vers la droite pour que l'arbre à section en D 58 pivote suffisamment pour déga- ger la broche d'allumage 66 et lui permettre de se dé- placer au droit du méplat 64 et de venir heurter l'a- morce 66 qui s'allume alors et provoque l'allumage du mélange d'allumage 35. Le mélange d'allumage déclenche la combustion du produit de génération de gaz qui, à son tour,gonfle le coussin pneumatique. Bien que l'on ait ici décrit un dispositif installé du côté conducteur, il est évident que la plupart des avan- tages de l'invention peut s'appliquer à un dispositif de protection à coussin pneumatique installé du côté passager. De même,bien que l'on ait ici décrit un dispositif monté sur une automobile, il est évident que les avantages de cette invention peuvent s'appliquer pour la protection de conducteurs et de passagers d'autres types de véhi- cules, tels que camions, bateaux, avions et trains. On voit donc que les buts et avantages précités sont atteints de façon très efficace. Bien que l'on ait ici décrit en détail plusieurs réalisations préférées, il est bien entendu que l'invention n'y est en aucun cas 1 1 limitée et que sa portée est déterminée par les reven- dications jointes. Revendications. 1. Dispositif de protection à coussin pneumatique (8), caractérisé en ce qu'il comporte un coussin pneumatique gonflable (18); un générateur de gaz (12) ayant un pro- duit de génération de gaz (34), pouvant être allumé et contenu dans le dispositif en communication avec l'in- térieur du coussin; des moyens d'allumage pour allu- mer le produit de génération de gaz; et un détecteur (10 monté d l'intérieur du carter (32) du générateur de gaz (12) pour détecter la collision et déclencher les moyens d'allumage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est adapté pour être monté sur le volant (22) d'un véhicule et qu'il comporte des moyens maintenant le détecteur en position de sécurité avant son montage sur le véhicule et des moyens provoquant l'armement du détecteur lors du montage du dispositif sur le véhicule. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur comporte des moyens redondants (38) pour détecter la collision et provoquer l'allumage des moyens d'allumage. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur (38) comporte une masse mobile (41), un arbre tournant (58), des moyens pour transformer le mouvement de la masse en une rotation de l'arbre, une amorce (36), une broche d'allumage (66) assujettie à un ressort et maintenue en position rétractée par l'ar- bre, et des moyens pour libérer la broche d'allumage afin qu'elle vienne heurter l'amorce lors d'une rota- tion prédéterminée de l'arbre pour déclencher l'allu- mage des moyens d'allumage. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la masse (41) est une boule sphérique adaptée pour se déplacer d'un mouvement limité à l'intérieur d'un cylindre (39) dans le détecteur (38). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens pour transformer le mouvement de la masse de détection en une rotation de l'arbre comporte une tige radiale (56) sur l'arbre (58) qui est adaptée pour coopérer avec la masse de détection (41). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tige a un prolongement diamétralement opposé (60) s'étendant au-delà de l'arbre, coopérant fonction- nellement avec un élément élastique (62), d'o il ré- sulte que la tige est appliquée contre la masse de dé- tection. 8. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'arbre est un "arbre à section en D", avec un me- plat (64) qui dégage la broche d'allumage (66) lorsque l'arbre tourne d'un angle prédétermine. 9. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le détecteur est monté coaxialement sur le volant. 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un couvercle de coussin pneumatique pouvant être brisé (16) et que le coussin pneumatique (18) est disposé à l'intérieur du couvercle. 11. Dispositif de protection à coussin pneumatique, caractérisé en ce qu'il comprend un coussin pneumatique gonflable (18), des moyens de gonflage (12) pour gonfler le coussin, et un détecteur-déclencheur (10) adapté pour être monté coaxialement sur la colonne de direction d'un véhicule, le détecteur-déclencheur étant adapté pour détecter une collision et actionner les moyens de gonflage. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce quele détecteur-déclencheur (10) comporte des moyens redondants (38) pour détecter la collision et provoquer l.actionnement des moyens de gonflage. 13. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le détecteur-déclencheur (10) comporte une masse mobile (41), un arbre tournant (58), des moyens pour transformer le mouvement de la masse en une rota- tionde l'arbre, une amorce (36), une broche d'allumage (66) assujettie à un ressort et maintenue en position rétractée par l'arbre, et des moyens pour libérer la broche d'allumage afin qu'elle vienne frapper l'amorce lors d'une rotation prédéterminée de l'arbre pour dé- clencher'.1'actionnement des moyens de gonflage.