Brevet FR2559582A1 — publié le 19850816

Détecteur de sécurité à faible seuil d'accélération pour un habitacle de véhicule automobile. L'invention concerne un détecteur de sécurité à faible seuil d'accélération, destiné à être monté dans l'habi- tacle d'un véhicule automobile et pouvant être action- né sans énergie électrique, en particulier pour le gonflage d'un sac de sécurité. On a constaté que, dans un choc frontal à environ km/h sur un obstacle fixe, un dispositif de retenue tel qu'un sac à air ou sac gonflable doit commencer à retenir le conducteur au momento celui-ci s'est dépla- cé vers l'avant d'environ 12 ou 13 centimètres,pour éviter les blessures. Les mécanismes de gonflage de sacs nécessitent une certaine période de temps, d'en- viron 30 millisecondes, pour effectuer le gonflage du sac à partir de l'émission d'un signal de déclenche- ment de gonflage par un détecteur. On a également constaté qu'un dispositif de protection d'un passager est nécessaire lors des accidents dans lesquels le mouvement du passager par rapport au véhi- cule atteint une vitesse d'environ 20 km/h ou supérieure. Il est donc nécessaire de disposer d'un détecteur qui va déterminer que le-passager va heurter une partie de l'intérieur duîvéhiàule!à une vitesse d'environ 20 km/h ou supérieure et qui, pour un choc frontal à environ km/h sur un obstacle, va déclencher le gonflage du sac, par exemple 30 millisecondes avant que le passager se soit déplacé vers l'avant de 12 ou 13 centimètres. Il est important que le détecteur qui déclenche le fonctionnement des moyens de gonflage du sac soit sen- sible à l'accélération de l'habitacle du véhicule plu- t8t qu'à celle de certaines autres parties du véhicule, car cet emplacement du détecteur produit certains avan- tages par rapport à d'autres emplacements. Par exemple, si le pare-choc avant du véhicule vient heurter un po- teau ou analogue qui se casse au moment de l'impact ou peu de temps après l'impact, un détecteur monté sur le pare-choc avant peut subir une variation de vitesse d'environ 20 km/h ou supérieure avant la rupture du po- teau, tandis que l'habitacle du véhicule peut être sou- mis à une variation de vitesse négligeable. Dans ces circonstances, le gonflage du sac n'est pas nécessaire, et, s'il a lieu, il peut même contribuer à un accident ultérieur. Il est donc important que le ou les détec- teurs dont le véhicule est équipé soient montés dans des positions telles et aient une construction telle qu'ils puissent prévoir que l'habitacle va subir une variation de vitesse nécessitant une protection du passager. Les détecteurs de chocs du type mécanique (par rapport aux détecteurs du type électronique) qui ont été réali- sés en grande série sont les détecteurs à masse à res- sort.Les termes"masse à ressort" ou "masse non amortie à ressort" qui sont utilisés ici concernent les détec- teurs dans lesquels le mouvement d'une masse de détec- tion est commandé uniquement par l'accélération appli- quée au détecteur, par son inertie en translation ou en rotation et par une force de rappel telle que celle qui est produite par un ressort, un aimant ou une bande du type "rolamite". Le détecteur à masse à ressort est connu pour fonctionner de façon appropriée pour des impulsions de choc ayant une courte durée. Ces impul- sions sont caractéristiques du début des chocs ou écra- sements standards sur des obstacles. Lorsque le véhicule sur lequel le détecteur est monté subit une impulsion de décélération supérieure à la force de rappel sur la masse de détection, telle que celle qui accompagnerait un choc ou écrasement, la masse de détection se déplace rapidement vers l'extrémité avant du véhicule et déclen- che le gonflage du sac. ZO A titre de référence, on indique que l'accélération ma- ximale due au freinage du véhicule est de l'ordre de 0,7 g. Des systèmes déjà proposés comprennent des détecteurs de chocs qui sont montés à l'extérieur de la zone d'écra- sement. Jusqu'à présent, tous ces détecteurs ont des seuils d'accélération qui sont supérieurs à environ 7 g. Tous ces détecteurs connus sont en fait des détecteurs de seuils plutôt que des détecteurs de variation de vitesse. Dans le cas d'un choc ou d'un écrasement dans lequel un véhicule se déplaçant à 50 km/h heurte un ob- jet en provoquant une accélération constante qui est légèrement inférieureà 7 g, ce qui pourrait se produire lorsque le véhicule vient heurter un dispositif d'amor- tissement de choc qui, actuellement, est souvent placé autour de nombreuses structures rigides sur les côtés d'une route, l'occupant du véhicule peut subir des bles- sures sérieuses ou fatales. Il s'agit là certainement d'un accident nécessitant le gonflage du sac et cepen- dant, aucun détecteur mécanique connu ne l'aurait dé- clenché. D'autres situations o les détecteurs mécani- ques connus sont en défaut, sont les impacts sur des talus de neige, les arrivées sur des:zones inondées de route, ou-les impacts sur la terre molle. De plus, certains des détecteurs connus, qui sont mon- tés dans l'habitacle du véhicule, ne peuvent faire des distinctions entre une condition réelle de choc néces- sitant le gonflage d'un sac de sécurité et des condi- tions ne nécessitant pas ce gonflage, par exemple en cas de choc à l'arrière du véhicule, de déplacement sur une courbe, sur une voie de chemin de fer ou en cas de passage sur un trou de la route. Les détecteurs connus situés dans l'habitacle, qui ont des seuils d'accéléra- tion élevés, sont très sensibles aux impulsions très courtes rencontrées normalementdans de telles conditions et provoquent le gonflage du sac lorsque cela n'est pas nécessaire. L'invention a pour objet un détecteur monté dans l'ha- bitacle d'un véhicule, permettant d'éviter les problèmes rencontrés dans les détecteurs de l'art antérieur lors- qu'ils sont situés à l'extérieur de la zone d'écrasement et, en particulier, dans l'habitacle du véhicule. L'invention a également pour objet un détecteur monté dans l'habitacle du véhicule, qui est du type à faible seuil d'accélération et qui est sensible aux variations de. vitesses nécessitant que l'accélération soit mainte- nue au-dessous du seuil de rappel pendant une période de temps prolongée. L'invention propose à cet effet un détecteur à faible seuil d'accélération, destiné à être monté dans l'habi- tacle d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il peut fonctionner sans énergie électrique pour actionner un dispositif pyrotechnique, ce détecteur comprenant une masse mobile de détection, un arbre rotatif, une trin- glerie de détection qui comprend des moyens pour trans- former le mouvement de la masse de détection en rota- tion de l'arbre, une amorce, une goupille de mise à feu sollicitée par un ressort et reliée fonctionnellement à l'arbre pour être maintenue dans une position rétractée, des moyens de rappel à seuil d'accélération relativement faible agissant sur la masse de détection, et des moyens obligeant la masse de détection à se déplacer sur une distance prédéterminée avant que la rotation de l'ar- bre soit suffisante pour permettre à la goupille de mise à feu d'être libérée et de venir frapper l'amorce. L'invention propose également un détecteur à masse à ressort, du type mécanique,placé dans une zone de non- écrasement pour être utilisé avec un système de sécu- rité à sac gonflable, caractérisé en ce qu'il comprend une masse de détection sensible à l'accélération, des moyens de rappel qui sont tels que la masse de détec- tion se déplace à l'encontre de l'action des moyens de rappel pour des accélérations supérieures à une valeur prédéterminée qui est inférieure à 7 g, des moyens de mise à feu sensibles à un mouvement prédéterminé de la masse de détection, et une amorce destinée à être mise à feu par les moyens précités et qui déclenche le gon- fúlage du sac précité. L'invention propose également un détecteur monté dans l'habitacle d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il com- prend des moyens de rappel à faible niveau d'accéléra- tion pour le détecteur, des moyens rendant le détecteur sensible à une modification de la vitesse, et des moyens nécessitant une accélération soutenue au-dessus du seuil d'accélération des moyens de rappel pendant une période de temps étendue. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement une partie d'un habitacle d'un véhicule automobile, comprenant des sys- tèmes de sécurité à sac gonflable munis de détecteurs selon l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective éclatée du sys- tème de sac gonflable dont certaines parties sont repré- sentées en arrachement partiel; - la figure 3 est une vue de côté en élévation du détec- teur et du générateur de gaz, représentés en arrachement partiel, et d'une pointe s'étendant depuis un écrou de volant de direction utilisé pour permettre le fonction-, nement du détecteur lorsqu'il est monté en place; - la figure 4 est une vue partielle agrandie représen- tant l'extrémité de l'arbre rotatif et la plaque de montage supportant cet arbre; - la figure 5 est une vue en plan du capteur dont le couvercle est retiré et dont d'autres parties sont re- présentées en arrachement partiel, cette figure repré- sentant-le détecteur armé et le représentant en poin- tillé lorsqu'il est en position de sécurité ou inopérant; - la figure 6 est une vue partielle agrandie du détec- teur représentant la masse mobile et la broche associée s'étendant depuis l'arbre rotatif, avant le mouvement de la masse provoqué par une collision; - la figure 7 est une vue semblable à la figure 6, représentant la masse déplacée à la suite d'un choc ou d'une collision et le mouvement de la broche asso- ciée à l'arbre rotatif; - la figure 8 est une vue partielle agrandie de la gou- pille de mise à feu maintenue en position rétractée par l'arbre rotatif; - la figure 9 est une vue semblable à la figure 8, re- présentant la goupille de mise à feu libérée à la suite d'un choc ou d'une collision; - la figure 10 est une vue semblable à la figure 6, mais représente une autre forme de réalisation de l'invention, comprenant un détecteur à masse à ressort non amortie. Dans les dessins, on a représenté des systèmes de sécu- rité 8 et 8' du type à retenue par sac gonflable, qui comprennent le détecteur selon l'invention'et qui sont montés à l'intérieur de l'habitacle d'un véhicule, du côté du conducteur et du côté du passager. Le détecteur- déclencheur 10 est, de préférence, monté à l'intérieur du générateur de gaz ou gonfleur 12. Toutefois, ce - détecteur-déclencheur peut être monté'd'une autre façon, tout en étant toujours situé dans l'habitacle. Le gon- fleur 12 est monté de façon symétrique sur un châssis 14 sur lequel est également monté le bottier ou couver- cle 16 du sac 18 à l'état plié. Une plaque diffuseur 20 est interposée entre le gonfleur et le sac gonflable et est fixée également au chassis 14. Le système de sécurité 8 selon l'invention est monté sur le volant 22 de direction du. véhicule par l'inter- médiaire du châssis 14. Le volant de direction 22 com- prend un anneau périphérique 24 et un nombre approprié de branches radiales 28. le système de sécurité 8' est monté de façon appropriée du côté du passager dans l'habitacle et peut comprendre deux ensembles de gêné-. rateurs de gaz et de détection qui peuvent avoir la mê- me sensibilité aux chocs ou des sensibilités différentes. Le générateur de gaz 12 comprend un bottier 32 contenant une matière 34 de production de gaz qui peut être du nitrure de sodium. Le nitrure de sodium est stable sur une large gamme de températures, mais, quand il est mis à feu, se décompose rapidement en dégageant un très grand volume d'azote gazeux. On fait maintenant référence aux figures 3 à 9 repré- sentant en détail le détecteur-déclencheur 10. Pour amé- liorer la fiabilité et la sécurité, deux détecteurs amor- tis 38 sont destinés, de façon redondante,. à actionner des amorces ou détonateurs respectifs 36 contenus dans le bottier 40. Chaque détecteur 38 comprend une masse amortie de détection 41 pouvant se déplacer de façon limitée à l'intérieur du cylindre 39 du bloc 44 contenu dans le bottier 40. Avant que le système de sécurité 8 soit monté sur le volant de direction 22, le mouvement de la masse de détection 41 dans le cylindre 39 est empêché par des moyens qui sont décrits ci-dessous. Lorsque le.système est monté sur le volant de direc- tion, un prolongement ou une pointe 48 qui est formé sur l'écrou 50 qui maintient le volant de direction sur la colonne de direction, pénètre dans le trou de blo- cage 51 prévu dans le détecteur 10. La pointe 48 dépla- ce une goupille conique de blocage 54, permettant à des bras 52 de blocage de massesde détection de tourner et de s'écarter en dehors du trajet des masses de détec- tion 51, de façon à armer le système. Les bras de blo- cage 52 ont une liaison commune et sont soumis à l'ac- tion de ressorts55 qui poussent les bras l'un vers l'autre. Les bras sont maintenus écartés et donc en con- tact avec les masses de détection 41 pour empêcher leur mouvement, grâce à la forme conique de la goupille de blocage 54. Lorsque les détecteurs sont rendus ino- pérants ou sont en position de s reté, la partie de plus grand diamètre de la goupille conique 54 est en- gagée entre les bras 52 de façon à maintenir ces der- niers écartés l'un de l'autre et à les maintenir en contact avec les masses de détection 41. Lorsque la goupille 54 est déplacée vers l'intérieur, la partie de petit diamètre de cette goupille est en regard des bras qui, sous l'action des ressorts 55, sont déplacés l'un vers l'autre de façon à libérer les masses de détection 41. Comme expliqué cidessus, lé mouvement vers l'intérieur de la goupille conique 54 est provo- qué par la pointe 48 de l'écrou 50 du volant de direc- tion. Chaque masse de détection 41 est associée à une broche 56 qui s'étend à partir d'un arbre 58 en forme de D ou arbre à méplat. L'autre extrémité de la broche 56 com- prend une bille sphérique 60 en appui sur un ressort de rappel 62 pour assurer le contact de la broche 56 avec la masse de détection 41 correspondante. Chaque arbre 58 comprend une face plane ou un méplat 64 formé dans une surface extérieure sensiblement cylindrique. De plus, une goupille 66 de mise à feu,associée à un res- sort de rappel, est alignée avec une amorce ou un déto- nateur 36 et est maintenue dans une position rétractée par la partie cylindrique de l'arbre 58, et est libérée lorsqu'elle est alignée avec la face plane 64 de l'ar- bre 58. Dans le cas o le véhicule automobile subit un choc ou une collision, chaque masse de détection 41 se déplace vers la droite comme représenté en figure 7. Toutefois, une résistance à ce mouvement est créée par le ressort de rappel 62 agissant sur la masse de détection par l'intermédiaire de la broche 56 et par la différence de pression d'air entre le côté gauche et le côté droit de la masse de détection 41. Cette pression d'air est progressivement annulée par passage de l'air dans le jeu entre la masse de détection 41 et le cylindre 39. Si le choc est suffisamment important, la masse 41 va se déplacer suffisamment vers la droite pour amener l'arbre 58 à tourner suffisamment pour libérer la gou- pille 66 de mise à feu et permettre à celle-ci de se déplacer au-delà du méplat 64 et de venir frapper l'amorce 36 qui est alors mise à feu pour déclencher la mise à feu ou la combustion de cordons ou de mèches coopérant pour déclencher la combustion de la matière 34 de production de gaz qui, elle-même, provoque le gonflage du sac de sécurité. On.-a représenté en figure 10 un exemple d'un détecteur 38' à masse à ressort, qui comprend une masse de détec- tion 41' sensiblement non amortie. Sous tous ses autres aspects,4e détecteur-déclencheur 10' est semblable au détecteur-déclencheur 10 des figures 3 à 9, et les mê- mes références sont utilisées avec l'indice prime pour désigner les éléments correspondants de ce détecteur. 1 1 Pour tous les détecteurs selon l'invention, qu'ils soient du type amorti ou non, on prévoit des seuils d'accélération relativement faibles, qui sont de pré- férence aux environs de 4 g et inférieurs à 6 ou 7 g, en raison de l'emplacement de ces détecteurs dans l'habi- tacle du véhicule. De plus, les détecteurs selon l'in- vention sont des détecteurs de modification de vitesse dans le sens o ils nécessitent qu'une modification de vitesse relativement importante ait lieu après que le seuil d'accélération soit dépassé, ce qui nécessite quell!accélération soit maintenue au-dessus du seuil pendant une période de temps relativement importante. Normalement, cette période de temps va de 15 à 100 mil- lisecondes en fonction de l'amplitude de l'accélération. De cette façon, on réduit le nombre de cas o le sac de sécurité est gonflé lorsque cela n'est pas néces- saire, et on provoque le gonflage du sac lorsque cela est nécessaire dans le cas o les impulsions de chocs sont du type à accélération longue et faible, par exem- ple en conséquence d'un choc ou d'une collision avec des moyens d'amortissement de chocs. Lorsque le système de sécurité prévu du côté du passa- ger comprend deux détecteurs-déclencheurs, les sensibi- lités des détecteurs peuvent être différentes, ou bien on peut utiliser des moyens de retard pyrotechniques associés à l'un des détecteurs pour-produire un fonc- tionnement étagé du gonfleur de sac de sécurité. Ce fonctionnement étagé est utile pour éviter ou minimiser les blessures infligées à des passagers se trouvant hors de position. Le terme "accélération" utilisé ici signifie l'accélé- ration du véhicule dans la direction inverse de celle qui se produirait dans une collision o la vitesse du véhicule est réduite ou lorsqu'un. véhicule en stationne- ment ett heurté à l'avant et subit une accélération orientée.vers l'arrière. Les amorces ou détonateurs utilisés dans l'invention peuvent être constitués par des dispositifs pyrotechni- ques de n'importe quel type, par exemple par des amor- ces à chocs, des détonateurs à chocs ou des amorces à déclenchement électrique. Revendications. 1. Un détecteur à faible seuil d'accélération, destiné à être monté dans l'habitacle d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il peut fonctionner sans énergie électrique pour actionner un dispositif pyrotechnique et en ce qu'il comprend une masse mobile de détection (41), un arbre rotatif (48), une tringlerie de détec- tion qui comprend des moyens (56) pour transformer le mouvement de la masse de détection (41) en rotation de l'arbre (58), une amorce ou un détonateur (36), une gou- pille (66) de mise à feu, associée à un ressort de rap- pel et reliée fonctionnellement à l'arbre (58) pour être maintenue dans une position rétractée, des moyens de rappel (62) à seuil d'accélération relativement fai- ble agissant sur la masse de détection, et des moyens obligeant la masse de détection à se déplacer sur une distance prédéterminée avant que l'arbre(58)ait tourné suffisamment pour libérer la goupille de mise à feu(66) qui vient frapper l'amorce(36). 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens (52, 54, 55) sont prévus pour bloquer la masse de détection (41) et rendre le détecteur ino- pérant avant son montage sur le véhicule. 3. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (14) de montage dans l'habitacle d'un véhicule. 4. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse de détection (41) peut se déplacer de façon limitée dans une cavité (39.) et en ce que les mo- yens de rappel sont constitués par un ressort (62). 5. Détecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mouvement de la masse de détection (41) est amorti. 6. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tringlerie comprend une broche (56) s'étendant radialement à partir de l'arbre (58) et qui est desti- née à venir au contact de la masse de détection (41). 7. Détecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la broche comprend deux parties diamétralement opposées par rapport à l'arbre (58) et en ce que les moyens de rappel comprennent un ressort de rappel (62) et des moyens (60) à l'extrémité de la broche (56) ve- nant au contact du ressort (62) pour pousser la broche (56) sur la masse de détection (41). 8. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre (58) comprend un méplat (64) permettant de libérer la goupille (66) de mise à feu lorsque l'ar- bre (58) a tourné d'une quantité prédéterminée à la suite du mouvement de la masse de détection (41). 9. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux détecteurs sont associés à deux amorces (36) pour former un système de détection redondant d'actionnement d'un gonfleur de sac de sécurité. 10. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le seuil d'accélération des moyens de rappel n'est pas supérieur à 6 g. 11. Détecteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le seuil d'accélération des moyens de rappel est d'environ 4 g. 12. Détecteur à masse à ressort, du type mécanique, mon- té dans une zone de non-écrasement et associé avec un système de sécurité du type à sac gonflable, caractérisé en ce qu'il comprend une masse de détection (41) sensi- ble à l'accélération, des moyens de rappel (62) qui sont tels que la masse de détection (41) se déplace à l'en- contre de l'action des moyens de rappel pour des accé- lérations supérieures à une valeur prédéterminée qui est inférieure à 7 g, des moyens (66) de mise à feu sen- sibles à un mouvement prédéterminé de la masse de dé- tection (41), et une amorce destinée à être mise à feu par les moyens précités (66) et qui déclenche le gon- flage du sac précité. 13. Un détecteur de sécurité monté dans l'habitacle d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de rappel à faible seuil d'accélération pour le détecteur, des moyens rendant ce détecteur sensible à une variation de vitesse, et des moyens par lesquels l'accélération doit être maintenue au-dessus du seuil précité pendant une période de temps prolongée.